Ref.: MceEte07-001
Apresentador: NOEMIA ELAINE GODOI FERMOSELLI
Autores (Instituição): FERMOSELLI, N.E.(Independente);
Resumo:
A Indústria Química trabalha com grandes volumes de catalisadores e outros insumos para a reação de compostos. Calcular precisamente a compra para “start-up” e reposição desses insumos é um desafio constante. O objetivo deste trabalho é apresentar uma maneira prática e simples para estimar a densidade aparente de catalisadores em pó e bolas de cerâmica, ou seja, calcular a quantidade de insumos que cabem dentro de um reator, considerando os espaços vazios que permanecem entre as partículas. A metodologia consiste em utilizar teoria já conhecida da Engenharia de Materiais, a Teoria das Células Cúbicas, para aplicação na Área de Engenharia Química, mais especificamente Reatores. Essa teoria é muito utilizada para definir posicionamento de átomos de Ferro e Carbono em estruturas de aço e prever a cristalização de metais. Partículas de catalisadores com formatos especiais, geralmente são vendidos com densidades aparentes definidas. Contudo, quando o catalisador é em pó, usualmente catalisadores de leitos fluidizados, utilizam-se testes de bancada imprecisos. Estudando-se a teoria, reconheceu-se que ela é válida para esferas de qualquer tamanho, desde bolas de boliche até átomos. Logo, também pode ser utilizada para catalisadores extremamente pequenos, que visualmente parecem pó, desde que as partículas sejam esféricas. É o caso dos catalisadores utilizados em certas Unidades de Reforma Catalítica e de Craqueamento Catalítico Fluidizado na Indústria do Petróleo. Ainda, essa teoria pode ser utilizada para definir a densidade aparente de um leito de esferas de cerâmica, que é uma camada de esferas rígidas e resistentes muito utilizada como suporte de catalisadores maiores, em especial em reatores de Hidrorrefino de diesel ou gasolina. A partir da densidade da esfera, é possível calcular o empacotamento máximo e o mínimo com precisão. O empacotamento mínimo trata de todas as esferas empilhadas perfeitamente umas sobre as outras, como se elas estivessem dentro de cubos. Essa configuração, conhecida como Cúbico Simples, apresenta o maior volume de espaços vazios e portanto, a menor densidade aparente. Devido à movimentação das células unitárias durante a distribuição no leito, essa estrutura é mais provável que ocorra com as esferas encostadas nas paredes do reator. Quando se empilha vários planos de esferas, o maior empacotamento possível passa a ser o Cúbico de Face Centrada, que é o arranjo utilizado para definir a densidade aparente máxima. Calculada as densidades aparentes mínima e máxima, criou-se uma equação para estimar a densidade média do leito catalítico, o que otimiza as compras de insumos quanto a massas e custos, além de aumentar a confiabilidade no carregamento. Concluiu-se que o objetivo foi atingido, pois foi possível obter equações simplificadas para o cálculo da densidade aparente de leitos de bolas de cerâmica e leitos de catalisadores em pó, equações que são apresentadas neste trabalho.