Reactores Químicos, 2.ª Edição

Reactores Químicos, 2.ª Edição

Lemos, Francisco De Lopes, José Madeira (co-autor) Rodrigues, Fernando Ramôa (co-autor)

IST Press (Instituto Superior Técnico)

06/2013

282

Mole

Português

9789728469092

24 a 48 horas

O presente texto constitui uma excelente introdução a um tema de importância fulcral nos curricula dos cursos de Engenharia Química. Possui extensão e profundidade suficientes. Trata-se de um livro de texto bem estruturado e vocacionado para o apoio aos alunos de Engenharia de Reacções. Os autores produziram uma obra cuidada e de excelente nível, que vem preencher uma lacuna existente no conjunto de Manuais Universitários disponíveis em língua portuguesa.
LISTA DE FIGURAS ix

PREFÁCIO xvii

1 REACÇÃO QUÍMICA 1

1.1 Introdução 3

1.2 A Ligação Química 4

1.3 A Estequiometria 6

1.4 Os Aspectos Energéticos da Reacção Química 8

1.5 A Cinética da Reacção Química 11

1.6 Mecanismos Reaccionais 15

1.6.1 Hipótese do passo limitante 17

1.6.2 Hipótese do estado estacionário 18

1.7 Dependência da Temperatura 19

1.8 Catálise 21

1.9 Catálise Heterogénea 23

1.9.1 Mecanismos reaccionais 24

1.9.2 Acoplamento com processos difusionais 29

2 OS REACTORES QUÍMICOS IDEAIS 41

2.1 Generalidades 43

2.1.1 O que é um reactor químico 43

2.2 Principais Tipos de Reactores 44

2.3 Reactores em Funcionamento Isotérmico 45

2.3.1 O reactor descontínuo 46

2.3.2 Reactores contínuos 52

2.3.3 Reactores catalíticos heterogéneos 71

2.4 Reactores em Funcionamento Não Isotérmico 73

2.4.1 Balanços energéticos 74

2.4.2 Reactor descontínuo 77

2.4.3 Reactor perfeitamente agitado 82

2.4.4 Reactor tubular do tipo pistão 90

2.5 Comparação entre Reactores 94

2.5.1 Reacções paralelas 96

2.5.2 Reacções em série 98

2.6 Reactores em Estado Transiente 100

2.6.1 Reactor perfeitamente agitado — regime isotérmico 100

2.6.2 Reactor tubular do tipo pistão — regime isotérmico 102

2.6.3 Influência do estado inicial 103

2.6.4 Bateria de reactores perfeitamente agitados 105

2.6.5 Tópico complementar — cinéticas complexas 107

2.6.6 Efeitos térmicos — o reactor perfeitamente agitado polítropo 109

2.6.7 Histerese no funcionamento de reactores 110

2.6.8 Estabilidade de estados estacionários 111

2.6.9 Cálculo de trajectórias para reactores perfeitamente agitados 114

3 REACTORES REAIS 117

3.1 Distribuição de Tempos de Residência (DTR) 119

3.1.1 DTR — definições 121

3.1.2 Funções DTR para reactores ideais 126

3.1.3 Determinação experimental de distribuições de tempos de residência 135

3.1.4 Diagnóstico de base do padrão de fluxo 144

3.1.5 Previsão de propriedades 151

3.1.6 Modelização 160

3.2 Reactores do Tipo Pistão com Dispersão 174

3.2.1 Reactor do tipo pistão difusional 175

3.2.2 Reactor pistão difusional com dispersão axial e radial 180

3.2.3 Equação geral de balanço a um reactor 184

4 REACTORES CATALÍTICOS HETEROGÉNEOS 189

4.1 Introdução 191

4.2 Modelos Pseudo-Homogéneos 192

4.3 Modelos Heterogéneos 194

4.3.1 Modelo heterogéneo 1 (HT1) 195

4.3.2 Modelo heterogéneo 2 (HT2) 202

5 REACTORES DE LEITO FLUIDIZADO 211

5.1 Conceitos Básicos 213

5.1.1 Vantagens e desvantagens 214

5.2 Cracking Catalítico 215

5.2.1 Generalidades e perspectiva histórica 215

5.2.2 Processo de leito fluidizado 217

5.3 Alguns Aspectos Relativos ao Dimensionamento 219

5.4 Modelização de Reactores de Leito Fluidizado 220

A 223

A.1 Esquema Reaccional em Série em Reactor Descontínuo 225

A.2 Reactor Perfeitamente Agitado Inicialmente Vazio 226

A.3 Bateria de Dois Reactores Perfeitamente Agitados 228

A.4 RPA Polítropo com Reacção Reversível 230

A.5 RPA Isotérmico com Cinética Não Linear 233

A.5.1 Multiplicidade de estados estacionários 234

vi

A.5.2 Estabilidade dos estados estacionários 235

A.5.3 Evolução dinâmica do reactor 236

B 239

B.1 Distribuição de Tempos de Residência para uma Bateria de 2 RPAs 241

B.2 Distribuição de Tempos de Residência para uma Bateria de n RPAs 242

B.3 DTR para um Reactor do Tipo Pistão com Recirculação 242

B.4 DTR para uma Bateria de Dois Reactores Perfeitamente Agitados com Recirculação 244

B.4.1 Casos particulares 247

C PROBLEMAS RESOLVIDOS 249

C.1 Reactores Ideais 251

C.2 Diagnóstico e Previsão de Comportamento Utilizando Distribuições de Tempos

de Residência 262

C.3 Modelo HT2 para Reactores Catalíticos Heterogéneos 273

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 279

ÍNDICE REMISSIVO 281

vii
Assunto não disponível.