1) O documento discute o cálculo do processo de produção de formol através da oxidação parcial de metanol usando um catalisador de Fe-Co em um reator de leito fixo. 2) Ele propõe um modelo cinético do tipo Langmuir-Hinshelwood e estima o tempo de residência e velocidade espacial para 95% de conversão. 3) Também calcula parâmetros como módulo de Thiele para identificar regimes de funcionamento do catalisador em geometrias diferentes.

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA
CINÉTICA E CÁLCULO DE REATORES HETEROGÊNEOS
PROBLEMA
CÁLCULO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DO FORMOL
A oxidação parcial do metanol com produção de formol
(CH3OH HCHO + H2O) ocorre em presença de um catalisador de Fe-Co.
Opera-se um reator de leito fixo multitubular com alimentação de ar.
Experiências realizadas em laboratório, com o catalisador pulverizado,
em reator descontínuo, forneceram resultados que indicam uma cinética de
primeira ordem para a evolução temporal do consumo de metanol.
a) Propor um modelo cinético para o consumo do metanol, do tipo
Langmuir-Hinshelwood, considerando fraca adsorção dos produtos e excesso de
oxigênio do ar, que possa convergir para uma equação de velocidade compatível
com as experiências de laboratório.
b) Estimar o tempo de residência médio e a velocidade espacial para se
atingir uma conversão de 95% na saída do reator, sob operação isotérmica a
300º.C, considerando o processo controlado pela etapa cinética de interações na
superfície do catalisador.
c) Calcular os valores dos módulos de Thiele, das frações de resistência
externa e dos fatores de efetividade. Identificar os regimes de funcionamento do
catalisador. Admitir os casos seguintes:
c.1) Geometria retangular;
c.2) Geometria esférica;
c.3) Geometria cilíndrica
d) Calcular o comprimento dos tubos e o número destes, dispostos no
reator tubular, necessários para a produção de 1 ton/h de formol, admitindo
uma perda de carga de 0,20 atm neste sistema.
e) Decidido o regime de funcionamento do catalisador, simular o
processo, representando os perfis de concentração do reagente ao longo do eixo
vertical do reator. Simular o processo considerando variações dos parâmetros
Q, CAo e T, mostrando CMeOH, CFORMOL em função do tempo (z=constante,
diferntes z) e em função da posição (t=constante, diferentes t)
a) adotar regime transiente de concentrações;
b) adotar regime estacionário de concentrações.
Dados : k = 5x10-4cm/s ; Eat = 19000cal/mol
Catalisador : dp = 0,3 cm, Sp = 105cm2/g, P = 1,1 g/cm3 , tortuosidade = 4,
porosidade = 0,60, porosidade do leito = 0,66.
Fluido : viscosidade = 2,5x104P, DA = 0,5 cm2/s .

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