Reator de leito de lama (slurry bed reactor)

É um reator trifásico. Nele a fase sólida, finamente dividida, é suspensa na fase líquida formando uma lama dai o nome deste tipo de reator. A fase gasosa é borbulhada nesta lama. A fase sólida em geral é catalítica.

Este tipo de reator é usado, por exemplo, na síntese do metanol. Neste caso, a fase sólida é uma gororoba catalítica que inclui o cobre, o óxido de zinco, a alumina entre outros. A alimentação é normalmente gás de síntese obtido pela reforma a vapor do metano.

Como a fase sólida está finamente dividida, um reator do tipo tanque agitado pode ser usado sem muitas preocupações com a abrasão que fica atenuada. Outro reator que pode também ser usado no modo leito de lama é o reator do tipo coluna de borbulhamento. No leito de lama não ocorre fluidização, então não se trata, portanto, de um reator de leito fluidizado trifásico, as partículas sólidas são suspensas pela agitação mecânica ou turbulenta.

Solução de equações–Método iterativo

É um método usado na solução de equações do tipo

Resolver a equação acima consiste em acha o valor de x que a satisfaz.

Para aplicar o método iterativo é necessário reescrever a equação da seguinte forma

Para realizar as iterações a equação acima tem que passar para a forma indexada

Partindo de um valor chutado x₀ calcula-se o valor x₁. O valor x₁ é usado para calcular o valor x₂. E assim por diante. A esperança é que esta sequencia de valores convirja para o valor que satisfaz a equação. Ai é que está o problema. As possibilidades são:

1. A sequência numérica converge para a solução ou, se preferir, para uma das possíveis soluções.

2. A sequência numérica diverge, descambando para o infinito e

3. A sequência não converge e nem diverge, assumindo valores nas proximidades da solução;

Neste terceiro caso, duas situações são possíveis:

1. Os valores numéricos calculados, a partir de certo valor, começam a se repetir ciclicamente.

2. Os valores numéricos calculados jamais se repetem. Neste caso, onde os valores não convergem e não divergem, nem se repetem ciclicamente, tem-se o que os matemáticos chamam de caos.

Para os que apenas querem resolver a equação só a convergência interessa. Quando

a computação é encerrada. Se, após certo número de iterações, a condição acima não é alcançada a computação é encerrada e outro valor inicial é testado.

Para alguns equipamentos industriais, a equação de balanço já resulta na forma apropriada para uso do método iterativo. Um exemplo é o reator do tipo tanque contínuo funcionando isotermicamente no regime estacionário

A forma iterativa da equação acima é

A iteração é realizada no grau de avanço. Os símbolos têm os significados usuais neste blog. A iteração é realizada considerando o grau de avanço.

Reator de leito de gotejamento (trickle-bed reactor)

Consiste num reator de leito fixo onde a fase líquida percorre o leito de cima para baixo molhando as partículas que formam o leito e saindo gotejando como acontece num chuveiro. Como a fase líquida apenas molha o leito cobrindo as partículas como uma película de forma a não preencher os vazios entre as partículas. Uma fase gasosa pode ascender percorrendo o leito de baixo para cima. Então o reator de leito de gotejamento é um reator trifásico. O seu nome em inglês é trickle-bed reactor (TBR). A figura a seguir ilustra este tipo de reator. Ele é usado na hidrodessulfurização de frações do petróleo. Neste caso o leito fixo é formado por partículas catalíticas, fase líquida é a fração processada e a fase gasosa é o hidrogênio.

PET - Campos maduros

Ao ser descoberto o petróleo está pressurizado no reservatório. Esta pressurização facilita a saída do petróleo. Esta pressão tem várias causas:

1. Pressão da capa de gás sobrenadante;

2. Pressão do gás dissolvido;

3. Pressão elástica do petróleo;

4. Pressão elástica da rocha;

5. Pressão elástica da água e

6. Pressão hidráulica da água.

Cada uma destas componentes da pressão reinante no reservatório tem as suas peculiaridades. A forma de exploração visa sempre preservar estas pressões, mas chega um ponto em que estas pressões minguam e, quando isso acontece, o petróleo precisa ser retirado a fórceps e o campo petrolífero é dito maduro. Neste estágio, a maior parte do petróleo ainda permanece no reservatório. A retirada do petróleo de um campo maduro requer o uso de técnicas apropriadas que serão vistas mais adiante.

Em todo caso, isto implica em custos que tornam a exploração do campo inviável. Tudo, porém, depende do preço de mercado. A medida que o preço do petróleo sobe a exploração destes campos passa a ser viável.

Reações irreversíveis unimoleculares de segunda ordem

A forma geral das reações irreversíveis unimoleculares de segunda ordem é:

Nesta expressão os coeficientes estequiométricos dentro do somatório são positivos ou nulos. A expressão cinética da reação acima em fase líquida, desprezando a variação de volume é:

A condição inicial apropriada para este problema é:

Este problema de Cauchy pode ser resolvido por várias rotas. Como as variáveis estão separadas a equação pode ser escrita da seguinte forma:

Considerando a condição inicial e integrando resulta:

Outra forma de escrever este mesmo resultado é

Isso para o componente reagente, para os demais componentes o coeficiente estequiométrico deve ser considerado. Desta forma

Liofilização

É uma técnica de secagem para solutos muito sensíveis à temperatura por sublimação do solvente. Consiste em congelar a mistura até  abaixo da temperatura tripla e evacuar até que ocorra sublimação. A Figura a seguir ilustra o processo. Nela percebe-se que o resfriamento deve preceder a evacuação. Com isso, o solvente passa diretamente da fase sólida para a fase gasosa e o soluto não é prejudicado. No ponto triplo da água a temperatura é 0,01ºC, a pressão é 0,0060373 atm.

Antes de ir para a liofilização a solução deve ser concentrada até onde for possível, por exemplo, num evaporador a vácuo. No entanto, é bom ressaltar que cada caso é um caso. As substâncias liofilizadas podem ser conservadas por muito tempo na temperatura ambiente desde que devidamente embaladas.

Durante a Segunda Guerra a liofilização era usada para preservar o plasma sanguíneo e a penicilina, mas tem uso na indústria farmacêutica e de alimentos. É um equipamento que ainda comporta algum desenvolvimento. Por enquanto, não passa de uma estufa a vácuo metida a besta.

Rotacionalidade de fluidos

Considere um fluido em movimento e seja P um ponto material do fluido. Se o ponto gira em torno de um eixo, o fluido é dito rotacional no ponto. Se não gira o fluido é dito irrotacional.
Considere uma roda gigante. Quando a roda gira os assentos mantém a sua posição sempre na vertical. Como os assentos não giram em torno de um eixo eles são irrotacionais. Isso acontece porque a gravidade mantém os assentos sempre na vertical. Então qualquer ponto localizado nos assentos não giram, já os pontos localizados na roda gigante giram.
Se os assentos forem fixos eles completarão um giro a cada volta da roda. Quem estiver no assento dará uma cambalhota em cada giro da roda.
Agora um pequeno experimento. Coloque um lápis entre as mãos espalmadas e comece a esfrega-las. O resultado é que o lápis começa girar. Agora é só colocar a cuca para funcionar imaginando o que aconteceria no caso de um fluido em movimento onde variasse entre camadas.
Matematicamente, um campo de velocidade v(x, y, z) será irrotacional num ponto se o rotacional de v é zero no ponto, ou melhor, se

onde

O produto vetorial de nabla por v pode ser escrito assim