Introdução ao projeto de reatores

Capítulo 4 - Introdução Ao Projeto de Reatores Geral
A cinética química e o projeto de reatores são o coração de quase todos os produtos químicos industriais e juntos formam a engenharia das reações químicas. É principalmente o conhecimento da cinética das reações e o projeto de reatores que distingue o engenheiro químico dos outros engenheiros. A seleção do sistema de reação que opera de maneira segura e eficiente pode ser a chave para o sucesso econômico ou falhas em um planta química. Por exemplo, se uma reação produz uma quantidade grande de produtos indesejáveis, a subseqüente purificação e separação dos produtos indesejáveis pode tornar o processo economicamente inviável. A cinética das reações químicas estuda a equação da velocidade, que indica a rapidez com que um componente se forma ou desaparece do meio reacional e no projeto de reatores queremos saber o tamanho e o tipo de reator a ser usado e que método de operação é o mais adequado para se atingir um determinado objetivo. Porém, antes de entrarmos nessas discussões, é necessário contabilizar as várias espécies químicas entrando e saindo do sistema de reação. Este processo de contabilidade é atingido através do balanço molar global das espécies individuais dentro do sistema reacional.

Equação Geral de Balanço Molar
Para conduzir um balanço molar sobre qualquer sistema, primeiramente, deve-se especificar as vizinhanças do sistema, através do chamado volume de controle.

Fjo Rj

Volume de controle Fj

Figura 1 - Balanço sobre um Volume de Controle

Taxa de acúmulo de j  Taxa molar de j  Taxa molar de dentro do VC  =  que entra no VC  − que sai do VC      ( mole / tempo )  ( mole / tempo )  ( mole / tempo )     
Acúmulo = Entra Sai

j  ± Taxa de reação de j dentro do VC    ( mole / tempo )    
± ± Reage

dnj/dt

=

Fjo

-

Fj

Rj

Equação 1 – Equação Geral do Balanço Molar

onde: nj representa o número de moles das espécies j. Se todas