Modelagem e avaliação dinâmica de processos catalíticos trifásicos em reator de leito gotejante

Abstract

A análise de reatores químicos trifásicos de leito fixo requer desenvolvimento de soluções de sistemas de equações diferenciais parciais com aplicação de métodos numéricos. Através dessas ferramentas têm sido possível simular o comportamento desses reatores, permitindo avaliações de seus componentes, constituindo importantes previsões para as realizações dos seus projetos individuais. A estimação de perfis de concentrações dos componentes presentes nas fases dos sistemas trifásicos caracteriza a quantificação das análises, garantindo informações completas a respeito do comportamento do sistema. No presente trabalho, o método das diferenças finitas é aplicado ao modelo que descreve o sistema reativo de hidrogenação e ao modelo que descreve o sistema da produção de ácido láctico. Busca-se analisar o comportamento de reatores de leito fixo, operando sob regime de leito gotejante. As equações de balanços de massa, juntamente com as condições iniciais e de contorno, são utilizadas para descrever os sistemas estudados, tendo suas soluções originadas das equações discretizadas conforme o método das diferencias finitas. O modelo desenvolvido permite, como 1a aplicação, a simulação do comportamento experimental do processo da produção de ácido láctico. De forma mais completa, procedese a modelagem do processo de hidrogenação do α-ME, simulando-se os comportamentos dos reagentes H2 e α-ME nas fases presentes no reator de leito gotejante. Simulações dinâmicas, com estímulos de concentrações na alimentação das fases gasosa e líquida do reator foram realizadas, destacando perfis de concentrações ao longo do reator e as respostas transientes. Evoluções das concentrações dos reagentes H2 e α-ME nas fases, sensibilidade do modelo e um exemplo de operação periódica forçada foram estudados