Uma Análise De Engenharia Das Reações Químicas Com Uso De Simuladores
Por: Lucas_paravati • 21/5/2023 • Trabalho acadêmico • 2.646 Palavras (11 Páginas) • 39 Visualizações
CENTRO UNIVERSITÁRIO DO INSTITUTO MAUÁ DE TECNOLOGIA
EQM303 – ENGENHARIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS
SIMULAÇÃO E MODELAGEM DO PROCESSO DE SÍNTESE DE ETILENOGLICOL: UMA ANÁLISE DE ENGENHARIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS COM USO DE SIMULADORES
Ana Carolina Moreno de Oliveira 20.01895-9
Fernanda Nunes 17.00053-0
Lucas Felipe de Oliveira Paravati 19.00527-0
Márcio Fabiano de Jesus Maciel 20.00381-0
São Caetano do Sul
2023
Sumário
Resumo
- Introdução
- Revisão Bibliográfica
2.1. Reator Tubular (PFR)
2.2 Reator de Leito Recheado (PBR)
2.3 Reator Contínuo de Tanque Agitado (CSTR)
- Materiais e Métodos
3.1 Dados
3.2 Fundamentos Teóricos
3.3 Procedimento
3.3.1 PFR
3.3.2 PBR
3.3.3 CSTR
- Resultados e Discussão
4.1 PFR
4.2 PBR
4.3 CSTR
4.4 Análises Comparativas
- Conclusões
- Referências Bibliográficas
Resumo
O presente relatório foi elaborado com o intuito de estudar o método de construção de planilhas eletrônicas (Excel) para a resolução de cálculo de volume de reatores assim como concentração e cinética da reação, bem como a seleção do tipo de reator mais adequado para a reação desejada. Foram desenvolvidas planilhas para os reatores do tipo PFR, PBR e CSTR.
A reação escolhida para a simulação foi para a formação de monoetilenoglicol (MEG). Que durante o estudo, foram avaliados o impacto das mudanças nos parâmetros do processo na eficiência da conversão, e a simulação permitiu a identificação das condições ideais para maximizar a eficiência da produção de MEG. A análise dos parâmetros de processo permitiu otimizar as condições de operação dos reatores, resultando em um melhor desempenho da da formação do produto final.
Assim o estudo enfatiza a importância da seleção adequada do tipo de reator e da avaliação detalhada dos parâmetros de processo para a produção de compostos químicos com alta eficiência e qualidade. A simulação em Excel permitiu identificar as condições ideais de processo para a produção de MEG e demonstrou ser uma abordagem eficaz para a análise da produção de compostos químicos. A utilização dessa abordagem pode auxiliar no desenvolvimento de processos químicos mais eficientes e com menor impacto ambiental.
- Introdução
Neste projeto de engenharia de reações químicas, tem-se como objetivo avaliar a produção de monoetilenoglicol (MEG), um composto utilizado na fabricação de poliésteres, resinas e adesivos, bem como em setores como alimentos, medicamentos e cosméticos. A importância do MEG no mercado é destacada por seu valor financeiro significativo e alta demanda. O estudo se concentrará na etapa de produção da reação química que converte o óxido de etileno em MEG, com o objetivo de identificar as condições ideais de volume, concentração e cinética da reação para uma produção eficiente.
O etilenoglicol é um composto químico com diversas aplicações industriais, incluindo automotiva, têxtil e de plásticos. As empresas líderes na produção de etilenoglicol incluem a Shell Chemicals, SABIC, Dow Chemical Company, Sinopec, ExxonMobil e LyondellBasell, com capacidade combinada de produção de cerca de 20 milhões de toneladas por ano. O valor do etilenoglicol varia com base em vários fatores, como oferta e demanda, qualidade do produto e região em que é vendido. A produção global de etilenoglicol está em torno de 40 milhões de toneladas por ano, com a Ásia liderando a produção e o consumo, seguida pela América do Norte e Europa. A produção brasileira de etilenoglicol em 2020 foi de aproximadamente 120 mil toneladas, liderada por empresas como a Braskem, a Unigel e a Nansei. O Brasil é um grande importador de etilenoglicol para atender a demanda interna, com importações de cerca de 600 mil toneladas em 2020, principalmente da Ásia e dos Estados Unidos.
O processo de produção de etilenoglicol envolve quatro etapas principais, que incluem a oxidação do etileno, a hidrólise do óxido de etileno, a recuperação e purificação do etilenoglicol e o armazenamento e transporte do produto. Esse processo pode ser realizado em diferentes configurações, dependendo da capacidade de produção e das necessidades específicas de cada empresa.
[pic 1]
[pic 2]
2. Revisão Bibliográfica
2.1 Reator Tubular (PFR)
O reator tubular consiste somente em um tubo cilíndrico e estado estacionário assim como o CSTR. Os reatores PFR’s são comumente utilizados em reações gasosas. Para o PFR, parte-se do fato que a concentração varia continuamente na direção axial, assim, a velocidade de reação (que é proporcional a concentração) também irá variar axialmente. Assim, os reagentes serão consumidos continuamente conforme o fluxo da mistura avança no reator. (FOGLER, 2009)
2.2 Reator de Leito Recheado (PBR)
No reator de leito com recheio (também chamado de leito fixo) é essencialmente um reator tubular que é recheado com partículas sólidas de catalisador. Esse sistema de reação homogênea é muito frequentemente usado para catalisar também reações em fase gasosa. (FOGLER, 2009)
A sua vantagem é que para a maioria das reações ele fornece a mais alta conversão por massa de catalisador entre qualquer reator catalítico. (FOGLER, 2009)
2.3 Reator Contínuo de Tanque Agitado (CSTR)
O reator de retromistura, como é conhecido também o CSTR, é um reator de fluxo contínuo principalmente utilizado para reações em fase líquida, e é normalmente operado em estado estacionário. Para a utilização do CSTR considera-se que ele é perfeitamente misturado, ou seja, parte-se da hipótese de que a concentração dos produtos e reagentes a partir do momento que entram no reator (iniciais), são as mesmas que as finais. (FOGLER, 2009)
3. Materiais e Métodos
3.1 Dados
Dentre os dados fornecidos para execução dos projetos dos reatores PFR, PBR e CSTR constam: uma figura esquemática do processo para o CSTR, além de tabelas cujos dados referenciam os processos para cada um dos reatores citados anteriormente.
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