DIMENSIONAMENTO DO REATOR DE HIDRODEALQUILAÇÃO

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUIMICA

INTEGRAÇÃO V – DIMENSIONAMENTO DO REATOR DE HIDRODEALQUILAÇÃO

Curitiba
2010

1. INTRODUÇÃO
Neste trabalho, temos como objetivo principal dimensionar um reator PFR para hidrodealquilação do tolueno.

2. DIMENSIONAMENTO DO REATOR
Para o dimensionamento do reator, foram fornecidos os seguintes dados:
O reator opera a uma pressão interna de 40 bar;
Buscamos alcançar conversão de 85 %;
Produção de 136 kg/ h de benzeno;
Temperatura de entrada no reator de 600ºC=873,15K;
Relação H2/Tolueno (molar) = 1,5.

As reações que ocorrem no reator, juntamente com as equações da taxa de cada reação, são descritas na Tabela 1:

Tabela 1: Reações e equações da taxa.
2.1. Tempo de Residência
Com a relação H2/Tolueno = 1,5; foi possível calcular as frações molares (Tabela 2):

Tabela 2 : Frações molares.

Para obter as pressões parciais dos componentes dentro do reator, foram utilizadas as equações da taxa dadas na Tabela1. No entanto, essas reações não estão no SI, sendo necessário converte-las, conforme mostrado abaixo (já utilizando os índices para cada componente): (1) (2) (3)

Substituindo nas equações de dP/dτ: (4) (5) (6) (7) (8)

Utilizando o Mathcad®, resolvemos o sistema de equações obtidos pelo método Adams-Brashfort, conforme abaixo:

Desta forma foi obtido o gráfico mostrado na Figura 1:

Figura 1: Gráfico τ X Po.

Pelo gráfico, obtivemos o τ e a pressão parcial do tolueno para conversão de 85%: τ = 3305 s
PT = 2,85.105 Pa

2.2. Volume do Reator
Para calcular o volume do reator, foi feito um balanço de massa para determinar a entrada de tolueno e hidrogênio:
EB = SB + XET (9)
ET=2,32 kmol/h = 213 kg/h (10)
EH = ET.1,5 = 2,32.1,5 = 3,48 kmol/s = 7 kg/h (11)

Para calcular a densidade, a mistura foi considerada gás ideal: (12) (13) (14) (15)
Fazendo uma média ponderada