Comparação entre as conversões experimentais e teóricas para um reator tubular em condições isotérmicas

Abstract

A análise da conversão para reatores reais é extremamente importante para a disciplina de cálculo de reatores e para a indústria química, pois auxilia na identificação de desvios da idealidade. Esses desvios são muito comuns, principalmente quando há aumento de escala, como, por exemplo, de um projeto de bancada para uma usina piloto. Neste trabalho, analisaram-se as conversões experimentais e teóricas de um reator tubular, utilizado nas práticas de laboratório do curso de Engenharia Química. A reação estudada foi aquela que ocorre entre o corante violeta genciano e o NaOH, que gera um produto incolor chamado carbinol. As conversões experimentais foram obtidas medindo-se as concentrações de cristal violeta na saída do reator, que por ter características físicas apropriadas, pode ser detectado por um espectrofotômetro. A partir de concentrações padrões do cristal, construiu-se uma curva analítica, utilizada para determinar a concentração final do cristal para diferentes vazões. Conforme as vazões utilizadas no estudo, determinou-se um número de Reynolds que variou de 441,7 a 1104 no regime laminar. Durante a análise das conversões, observou-se que a conversão experimental está abaixo da teórica, o que era esperado, seja pelo perfil de velocidade, seja pela não idealidade do escoamento. Em seguida, calculou-se também o desvio entre a conversão experimental e teórica. Por fim, obteve-se uma figura que prevê o possível comportamento da conversão experimental caso o experimento fosse realizado em regime turbulento.

Conversion analysis for real reactors is extremely important for the discipline of reactor design and for the chemical industry, as it helps to identify deviations from ideality. These deviations are very common, especially when there is an increase in scale, such as from a bench project to a pilot plant. In this work, we analyzed the experimental and theoretical conversions of a tubular reactor used in the laboratory practices of the Chemical Engineering course. The reaction studied was between the dye gentian violet and NaOH, which generates a colorless product called carbinol. The experimental conversions were obtained by measuring the concentrations of crystal violet at the reactor outlet, which, because it has the appropriate physical characteristics,can be detected by a spectrophotometer. An analytical curve was constructed from standard crystal concentrations and used to determine the final crystal concentration for different flow rates. According to the flow rates used in the study, a Reynolds number was determined that varied from 441.7 to 1104 in the laminar regime. When the conversions were analyzed, it was observed that the experimental conversion was lower than the theoretical one, which was to be expected, either because of the velocity profile or because of the non-ideality of the flow. The deviation between the experimental and theoretical conversion was also calculated. Finally, a figure was obtained which predicts the possible behavior of the experimental conversion if the experiment were to be carried out in a turbulent regime.