Projeto de reator multifuncional no acoplamento das reações de desidratação de etanol e hidrodealquilação do tolueno

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.