O documento aborda o funcionamento e a classificação de reatores químicos, incluindo suas características e vantagens/desvantagens. Destaca os reatores homogêneos e heterogêneos, bem como os tipos descontínuos e contínuos, como PFR e CSTR. Além disso, discute as condições de operação, controle de temperatura e pressão, e os aspectos referentes à eficiência e custos de produção.

1. PROGRAMA DE FORMAÇÃO
DE OPERADORES DE
PRODUÇÃO E REFINO DE
PETRÓLEO E GÁS
REATORES

2. REATORES
DEFINIÇÃO
São vasos onde a transferência de
massa, a quantidade de movimento e a
energia ocorrem com uma reação
química, devendo ser conduzidos de
uma forma segura e controlável.

3. REATORES
FATORES A CONSIDERAR NOS REATORES:
• Fluxo de massa
• Mistura de reagentes
• Tempo de residência
• Controle de temperatura
• Controle de pressão
• Conversão química
• Desativação de catalisadores

4. REATORES
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO Nº DE FASES:
• HOMOGÊNEOS
• HETEROGÊNEOS

5. REATORES
• HOMOGÊNEOS
Nesses reatores há a presença de
apenas uma fase e contém os
produtos e os reagentes, sendo
normalmente uma mistura de gases
ou de líquidos.

6. REATORES
• HETEROGÊNEOS
Nesses reatores há a presença de duas ou
mais fases, sendo comum as misturas
líquido-líquido, líquido-gás, líquido-sólido e
gás-sólido. Quando a reação química
envolve uma fase sólida, normalmente esta
aparece na forma de um catalisador e o
produto desejado resultará da catálise de
um ou mais reagentes na fase líquida ou
gasosa.

7. REATORES
• HETEROGÊNEOS (continuação)
Quando a fase sólida permanece imóvel
enquanto a fase fluida passa pela
superfície do sólido, são chamados de
“reatores de leito fixo”. Uma grande parcela
dos reatores. Usados para produzir:
amônia, ácido nítrico, ácido sulfúrico, na
indústria da borracha, polímeros, síntese
de metanol etc.

9. REATORES
• HETEROGÊNEOS (continuação)
Desvantagens dos reatores de leito
fixo:
• Controle de temperatura do sistema
• Reposição do catalisador desativado
• Formação de caminhos preferenciais pelo
leito

10. REATORES
• HETEROGÊNEOS (continuação)
Em alguns reatores o leito não permanece
imóvel durante a operação, mas segue o
princípio do leito fluidizado. Estes
conseguem eliminar a maioria dos
problemas existentes na operação com leito
fixo, como a ausência de caminhos
preferenciais, os pequenos gradientes de
temperatura e a maior transferência de
massa entre o fluido e o sólido, além da
reposição do catalisador, que pode ser feita
via arraste.

11. REATORES
• HETEROGÊNEOS (continuação)
Desvantagens dos reatores de leito
fluidizado:
• Maiores custos para alimentação do
catalisador

12. REATORES
• HETEROGÊNEOS (continuação)
Desvantagens dos reatores de leito
fluidizado:
• Maiores custos para alimentação do
catalisador (maior perda de carga)
• Maiores perdas de catalisador por arraste

13. REATORES
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AO REGIME DE
OPERAÇÃO:
• CONTÍNUOS
• DESCONTÍNUOS

14. REATORES
DESCONTÍNUOS
• Reator batelada: não há, durante a reação
química, a alimentação de reagentes ou
retirada de produtos
• Os reagentes são pré-misturados e a
reação é conduzida por um período de
tempo especificado (a batelada), após a
qual a mistura reacional é removida e
pode ser conduzida para processos
específicos de separação dos produtos
dos reagentes.

16. REATORES
DESCONTÍNUOS
• Quando a reação é na fase gasosa, pode
ser construído para operar a volume
constante ou a pressão constante, sendo
que no primeiro todas as paredes do
reator são rígidas, enquanto que no
segundo o equipamento pode dispor de
um pistão móvel.

17. REATORES
DESCONTÍNUOS - VANTAGENS
• Grandes conversões de reagentes em
produtos
• Baixo custo
• Simplicidade de operação
• Flexível quanto á quantidade de cada
batelada
• Versátil para vários tipos de reações.

18. REATORES
DESCONTÍNUOS - DESVANTAGENS
• Produção em pequena escala
• Custos elevados por unidade de produto
produzido
• Grande quantidade de mão-de-obra

19. REATORES
CONTÍNUOS
• Reatores de grande capacidade
• Existe alimentação de produto e retirada
de reagentes durante a reação química
• Empregados para alta produção
• Os reatores contínuos são divididos em
dois tipos: PFR e CSTR

20. REATORES
CONTÍNUOS - PFR
• Plug Flow Reactor (reator tubular de fluxo
pistonado): tubo cilíndrico onde a
alimentação dos reagentes é feita por uma
extremidade e a retirada dos produtos é
feita pela outra.
• A reação química ocorre durante todo o
trajeto do reator, sendo o perfil de
velocidade da mistura reacional de grande
importância para o controle de
temperatura no reator e da conversão dos
reagentes

22. REATORES
CONTÍNUOS - PFR
• Simplicidade de manutenção
• Baixas conversões dos reagentes
• Alto investimento inicial
• Difícil controle de temperatura/pressão do
reator

23. REATORES
CONTÍNUOS - CSTR
• Continous Stirred Tank Reactor (reator
contínuo de tanque agitado)
• A alimentação dos reagentes é feita pelo
topo, enquanto que a retirada de produtos
ocorre na base do reator.
• Pode-se aumentar a eficiência da
conversão de reagentes em produtos
fazendo uma associação em série de
reatores CSTR, sendo a corrente de saída
de um dos reatores a corrente de
alimentação do reator subseqüente.

26. REATORES
CONTÍNUOS - CSTR
• Permitem uma maior facilidade no
controle de temperatura.
• Desvantagens quanto à conversão por
unidade de volume comparado aos
reatores PFR
• Custo inicial maior
• Produtos menos homogêneos

27. REATORES
CLASSIFICAÇÃO QUANTO AS CONDIÇÕES DE
TEMPERATURA:
• ADIABÁTICOS: Quando não há troca de
calor da reação com o meio externo. O
reator é isolado termicamente.
• ISOTÉRMICOS: quando o calor da reação é
completamente transferido para o meio
externo. O reator possui camisas,
serpentina
Reações endotérmicas e reações exotérmicas.