ANÁLISE DO REATOR DO TIPO TANQUE AGITADO (CSTR): COMPORTAMENTO DINÂMICO NA PARTIDA E ESTABILIDADE DA OPERAÇÃO ESTACIONÁRIA

ANÁLISE DO REATOR DO TIPO TANQUE AGITADO (CSTR): COMPORTAMENTO DINÂMICO NA PARTIDA E ESTABILIDADE DA OPERAÇÃO ESTACIONÁRIA

MOTA, M. V. de C.; VIEIRA, F. T.

Artigo Completo:

No meio industrial, o reator tipo tanque agitado (CSTR) é amplamente utilizado, em processos que normalmente ocorrem em estado estacionário e de forma não isotérmica, sendo processadas grandes quantidades de carga. Entretanto, pouca atenção é dada à etapa de partida do reator. As equações de projeto do reator CSTR recaem em sistemas complexos de equações algébricas e/ou diferenciais, o que torna uma resolução trabalhosa por meios analíticos (quando estas existem). Assim, o uso de recursos computacionais é uma poderosa ferramenta para se avaliar o comportamento dinâmico do sistema durante a partida do reator e as melhores condições de operação em estado estacionário. O processo avaliado é a hidrólise do óxido de propileno em propilenoglicol, o qual é utilizado como umectante na indústria alimentícia, fluido de refrigeração, solvente, dentre outros. Uma questão importante é que o reator pode atingir momentaneamente temperaturas muito elevadas antes de atingir o estado estacionário, o que resulta em perdas consideráveis de reagente por evaporação, daí a necessidade de ser avaliar a dinâmica da partida do reator. Além disso, a operação estacionária pode apresentar multiplicidade de estados estacionários. Uma forma de avaliar a estabilidade de forma simples é a partir da análise dos autovalores da matriz jacobiana, construída a partir dos balanços de massa e energia. Tal metodologia permite avaliar de forma direta em que condições do processo a operação é estável.

No meio industrial, o reator tipo tanque agitado (CSTR) é amplamente utilizado, em processos que normalmente ocorrem em estado estacionário e de forma não isotérmica, sendo processadas grandes quantidades de carga. Entretanto, pouca atenção é dada à etapa de partida do reator. As equações de projeto do reator CSTR recaem em sistemas complexos de equações algébricas e/ou diferenciais, o que torna uma resolução trabalhosa por meios analíticos (quando estas existem). Assim, o uso de recursos computacionais é uma poderosa ferramenta para se avaliar o comportamento dinâmico do sistema durante a partida do reator e as melhores condições de operação em estado estacionário. O processo avaliado é a hidrólise do óxido de propileno em propilenoglicol, o qual é utilizado como umectante na indústria alimentícia, fluido de refrigeração, solvente, dentre outros. Uma questão importante é que o reator pode atingir momentaneamente temperaturas muito elevadas antes de atingir o estado estacionário, o que resulta em perdas consideráveis de reagente por evaporação, daí a necessidade de ser avaliar a dinâmica da partida do reator. Além disso, a operação estacionária pode apresentar multiplicidade de estados estacionários. Uma forma de avaliar a estabilidade de forma simples é a partir da análise dos autovalores da matriz jacobiana, construída a partir dos balanços de massa e energia. Tal metodologia permite avaliar de forma direta em que condições do processo a operação é estável.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeqic2015-021-31759-240451

Referências bibliográficas

• [1] FOGLER, H. Scott. Elementos de Engenharia das Reações Químicas. 4ª edição. Rio de Janeiro: Editora LTC, 2009.
• [2] PEREIRA, F. M.; OLIVEIRA, S. C. Análise da Existência e da estabilidade de Múltiplos Estados Estacionários para a Hidrólise Enzimática da sacarose em Reator CSTR. Apresentado ao XVI Congresso Brasileiro De Engenharia Química, Santos, 2006.
• [3] RAWLINGS, J. B.; EKERDT, J. G. Chemical Reactor Analysis and Design Fundamentals.1 st ed. Madinson, Wisconsin: Editor Nob Hill Publishing, 2002.
• [4] SCHUTZ, G.; LAUER, J.; LOPES, J. M.; RANGEL, R. S. Modelagem e Simulação de Reatores Químicos no EMSO e GNU OCTAVE. 2013. Monografia (Bacharel em Engenharia Química). Faculdades Integradas de Aracruz. Aracruz, Brasil, 2013.

Como citar:

MOTA, M. V. de C.; VIEIRA, F. T.; "ANÁLISE DO REATOR DO TIPO TANQUE AGITADO (CSTR): COMPORTAMENTO DINÂMICO NA PARTIDA E ESTABILIDADE DA OPERAÇÃO ESTACIONÁRIA", p-1638-1643. In: Anais do XI Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica [=Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 1, n.3]. ISSN Impresso: 2446-8711. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeqic2015-021-31759-240451