Projeto de reator multifuncional no acoplamento das reações de desidratação de etanol e hidrodealquilação do tolueno / Multifunctional reactor design for coupling ethanol dehydration and toluene hydrodealkylation reactions

Luís Fernando Novazzi, Fernando Augusto Romero dos Santos

Abstract


Reatores multifuncionais possibilitam o acoplamento de um meio reacional exotérmico com um endotérmico, de modo que a energia cedida pelo primeiro supre o segundo. Isso pode levar a projetos de equipamentos com menor custo de capital e também promover uma redução no consumo de utilidades da planta. Neste trabalho, a reação de desidratação do etanol foi acoplada termicamente com a hidrodealquilação do tolueno, em um reator multifuncional, através de simulação do sistema reacional. Fez-se a modelagem matemática desse sistema escrevendo-se os balanços molares para os diversos componentes, os balanços de energia e de perda de carga, enquanto que as leis cinéticas foram tomadas da literatura. Como hipóteses simplificadoras, considerou-se o meio pseudo-homogêneo, em regime permanente e sem variações radiais. O sistema de equações diferenciais ordinárias resultantes, oriundas de um problema de valor inicial, foi resolvido em Matlab. Simulou-se um caso base no qual foi admitida uma configuração de trocador duplo tubo para o reator, com as reações exotérmicas sendo conduzidas no tubo e as endotérmicas na região anular. Esse caso base foi posteriormente otimizado, por meio de análise das condições de operação do equipamento. No projeto final do reator, a conversão tanto do meio endotérmico como do exotérmico foram altas, atingindo mais de 94% e 83%, respectivamente, com boa seletividade. Além disso, os perfis de temperatura indicaram que a associação dessas duas reações é factível.

 

 


Keywords


acoplamento, reator químico, desidratação de etanol, hidrodealquilação de tolueno.

References


KAGYRMANOVA, AP, CHUMACHENKO, VA, KOROTKIKH, VN, KASHKIN, VN, NOSKOV, AS. Catalytic dehydration of bioethanol to ethylene: Pilot-scale studies and process simulation. Chem. Eng. Journal. v. 176-177, p. 188-194, 2011.

MEIDANSHAHI, V, BARHMANPOUR, AM, IRANSHAHI, D, RAHIMPOUR, MR. Theoretical investigation of aromatics production enhancement in thermal coupling of naphtha reforming and hydrodealkylation of toluene. Chem. Eng. and Proc: Proc. Int. v. 50, n. 9, p.893-903, set. 2011.

NIETERT, RE Heat Transfer characteristics of flowing and stationary particle bed type fusion reactor blankets. Tese (Doutorado). Winsconsin: Universidade de Wisconsin, 1983

PERRY, RH Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. Nova Iorque: Editora McGraw-Hill, 2008.

RAHIMPOUR, MR, DEHNAVI, MR, ALLAHGHOLIPOUR, F, IRANSHAHI, D, JOKAR, SM. Assessment and comparison of different catalytic coupling exothermic and endothermic reactions: A review. Applied Energy. v. 99, p. 496–512, 2012.




DOI: https://doi.org/10.34117/bjdv5n8-082