{"id":151050,"date":"2020-11-09T13:57:18","date_gmt":"2020-11-09T15:57:18","guid":{"rendered":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/?p=151050"},"modified":"2020-11-09T13:57:46","modified_gmt":"2020-11-09T15:57:46","slug":"reator-quimico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/lab.fabricadelandings.com.br\/portalsaofrancisconovo\/ciencias-da-natureza\/quimica\/reator-quimico","title":{"rendered":"Reator qu\u00edmico"},"content":{"rendered":"

Um\u00a0reator qu\u00edmico<\/strong>\u00a0\u00e9 um aparelho ou recipiente para conter e controlar rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas.<\/p>\n

Um\u00a0reator qu\u00edmico<\/strong>, especialmente na ind\u00fastria, \u00e9 um grande recipiente, como uma cuba, para processos nos quais as subst\u00e2ncias envolvidas sofrem uma rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica.<\/p>\n

Os\u00a0reatores qu\u00edmicos<\/strong>\u00a0s\u00e3o o centro de todas as ind\u00fastrias de processos qu\u00edmicos, pois permitem a transforma\u00e7\u00e3o das mat\u00e9rias-primas em produtos de alto valor agregado.<\/p>\n

Este equipamento define todo o processo, uma vez que o processo de prepara\u00e7\u00e3o das mat\u00e9rias-primas depende das condi\u00e7\u00f5es de rea\u00e7\u00e3o assim como os efluentes do reator determinam a estrat\u00e9gia de separa\u00e7\u00e3o e a dificuldade de se obter os produtos desejados com a pureza adequada.<\/p>\n

Os reatores, nos quais os produtos qu\u00edmicos s\u00e3o produzidos na ind\u00fastria, variam em tamanho de alguns cm\u00b3 at\u00e9 as vastas estruturas que costumam ser retratadas em fotografias de plantas industriais. Por exemplo, fornos que produzem cal de calc\u00e1rio podem ter mais de 25 metros de altura e conter, a qualquer momento, bem mais de 400 toneladas de materiais.<\/p>\n

O projeto do reator \u00e9 determinado por muitos fatores, mas de particular import\u00e2ncia s\u00e3o a termodin\u00e2mica e a cin\u00e9tica das rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas que est\u00e3o sendo realizadas.<\/p>\n

Os dois tipos principais de reator s\u00e3o denominados:<\/strong>\u00a0descont\u00ednuo e cont\u00ednuo.<\/p>\n

O que \u00e9 um reator qu\u00edmico?<\/strong><\/p>\n

Um\u00a0reator qu\u00edmico<\/strong>\u00a0\u00e9 um dispositivo usado para conter rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas controladas. As rea\u00e7\u00f5es ocorrem dentro do reator, em condi\u00e7\u00f5es que podem ser monitoradas e controladas para seguran\u00e7a e efici\u00eancia.<\/p>\n

Esses tipos de reatores s\u00e3o usados na produ\u00e7\u00e3o de produtos qu\u00edmicos, como componentes de compostos farmac\u00eauticos, e podem operar de diversas maneiras.<\/p>\n

Diversas empresas de especialidades cient\u00edficas produzem reatores qu\u00edmicos e acess\u00f3rios, como componentes de reposi\u00e7\u00e3o para dispositivos danificados.<\/p>\n

Os reatores qu\u00edmicos podem ser projetados como tanques ou tubos, dependendo das necessidades, e podem variar consideravelmente em tamanho.<\/p>\n

Projetos de reatores qu\u00edmicos de bancada pequenos s\u00e3o destinados ao uso em laborat\u00f3rios, por exemplo, enquanto grandes tanques podem ser usados para fazer produtos qu\u00edmicos em escala industrial.<\/p>\n

O projeto tamb\u00e9m inclui uma variedade de recursos que podem ser usados para controlar as condi\u00e7\u00f5es dentro do reator.<\/p>\n

Com um reator qu\u00edmico descont\u00ednuo, os componentes da rea\u00e7\u00e3o s\u00e3o adicionados ao reator e uma rea\u00e7\u00e3o controlada pode ocorrer. Quando a rea\u00e7\u00e3o terminar, o lote pode ser removido e o reator pode ser preparado para outra rodada. Esse tipo de reator funciona melhor quando as pessoas precisam de produtos qu\u00edmicos em pequena escala, como, por exemplo, quando qu\u00edmicos de pesquisa est\u00e3o preparando compostos para pesquisas farmac\u00eauticas.<\/p>\n

Os reatores qu\u00edmicos cont\u00ednuos operam continuamente, desde que os materiais necess\u00e1rios para a rea\u00e7\u00e3o sejam fornecidos. Eles s\u00e3o usados para criar um suprimento constante de um produto qu\u00edmico necess\u00e1rio.<\/p>\n

Reatores cont\u00ednuos s\u00e3o comumente usados na fabrica\u00e7\u00e3o de produtos qu\u00edmicos industriais, quando a necessidade de um produto qu\u00edmico \u00e9 alta e muito consistente.<\/p>\n

Esses reatores s\u00e3o desligados periodicamente para manuten\u00e7\u00e3o ou quando n\u00e3o s\u00e3o necess\u00e1rios, caso em que etapas especiais podem ser necess\u00e1rias quando forem reiniciados para que sua funcionalidade n\u00e3o seja prejudicada.<\/p>\n

Esses dispositivos s\u00e3o projetados por engenheiros qu\u00edmicos que est\u00e3o familiarizados com as necessidades dos reatores qu\u00edmicos e as v\u00e1rias maneiras em que podem ser usados. Para aplica\u00e7\u00f5es especiais, um engenheiro pode projetar um reator customizado que \u00e9 especificamente constru\u00eddo para o prop\u00f3sito, caso em que o engenheiro tamb\u00e9m est\u00e1 envolvido no projeto do espa\u00e7o onde o reator ser\u00e1 usado, para garantir que esteja em conformidade com as diretrizes de seguran\u00e7a e confirme se o espa\u00e7o foi devidamente projetado para acomodar o reator qu\u00edmico.<\/p>\n

Qu\u00edmicos empreendedores tamb\u00e9m podem construir seus pr\u00f3prios reatores qu\u00edmicos para projetos espec\u00edficos.<\/p>\n

Embora existam algumas medidas de seguran\u00e7a que precisam ser tomadas para garantir que o reator funcione de forma segura e adequada, os princ\u00edpios b\u00e1sicos por tr\u00e1s do projeto de reatores qu\u00edmicos s\u00e3o geralmente relativamente simples.<\/p>\n

Descri\u00e7\u00e3o geral e tipos de reatores<\/strong><\/p>\n

As rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas pertencentes \u00e0s ind\u00fastrias qu\u00edmica, petroqu\u00edmica e petrol\u00edfera s\u00e3o realizadas em aparelhos especiais denominados reatores.<\/p>\n

Existem diferentes tipos de reatores destinados a enfrentar condi\u00e7\u00f5es de opera\u00e7\u00e3o extremamente variadas, tanto em termos da natureza das esp\u00e9cies qu\u00edmicas envolvidas (reagentes e produtos da rea\u00e7\u00e3o) quanto das condi\u00e7\u00f5es f\u00edsicas sob as quais operam.<\/p>\n

Em geral, um reator qu\u00edmico deve ser capaz de realizar pelo menos tr\u00eas fun\u00e7\u00f5es:<\/strong>\u00a0fornecer o tempo de resid\u00eancia necess\u00e1rio para que os reagentes completem a rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica; permitir a troca de calor necess\u00e1ria; coloque as fases em contato \u00edntimo para facilitar a rea\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Assim, os tipos de reatores variam de reatores cont\u00ednuos de grande dimens\u00e3o, como aqueles adotados para rea\u00e7\u00f5es de craqueamento catal\u00edtico, especificamente para refinarias de petr\u00f3leo, a dispositivos de dimens\u00f5es modestas, como reatores agitados descont\u00ednuos nos quais s\u00e3o realizadas rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas finas e secund\u00e1rias.<\/p>\n

Al\u00e9m disso, existem reatores para aplica\u00e7\u00f5es microeletr\u00f4nicas sofisticadas e reatores de dimens\u00f5es microsc\u00f3picas (microrreatores), projetados para instala\u00e7\u00f5es biom\u00e9dicas ou para a produ\u00e7\u00e3o in situ de compostos extremamente t\u00f3xicos ou perigosos.<\/p>\n

Tanto conversores quanto queimadores, catal\u00edticos ou n\u00e3o, adotados para produ\u00e7\u00e3o de energia tamb\u00e9m podem ser listados entre os reatores. Para classificar um reator, deve-se levar em considera\u00e7\u00e3o o n\u00famero de fases no pr\u00f3prio reator, existindo ou n\u00e3o sistemas de agita\u00e7\u00e3o e o modo de opera\u00e7\u00e3o (reator cont\u00ednuo, semicont\u00ednuo ou descont\u00ednuo).<\/p>\n

Tamb\u00e9m deve ser observado que a maioria dos reatores qu\u00edmicos s\u00e3o equipados com aparelhos de troca de calor na forma de camisas externas ou bobinas internas com um fluido fluindo atrav\u00e9s deles para atuar como vetor at\u00e9rmico para permitir o fornecimento ou remo\u00e7\u00e3o de calor.<\/p>\n

Os fatores que influenciam principalmente a escolha do tipo de reator s\u00e3o:<\/strong>\u00a0o n\u00famero de fases envolvidas e, portanto, se \u00e9 necess\u00e1rio ou n\u00e3o fornecer sistemas de agita\u00e7\u00e3o espec\u00edficos; obter e manter o \u00f3timo temperatura e press\u00e3o para a rea\u00e7\u00e3o; e a escala de produ\u00e7\u00e3o, que muitas vezes determina o modo de opera\u00e7\u00e3o cont\u00ednua ou descont\u00ednua<\/p>\n

No que diz respeito \u00e0s fases, os reatores mais simples s\u00e3o reatores homog\u00eaneos, onde uma \u00fanica fase gasosa ou l\u00edquida \u00e9 geralmente agitada para evitar a presen\u00e7a de zonas de estagna\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

A rea\u00e7\u00e3o pode ser operada em modo descont\u00ednuo, carregando a mistura de reagentes no reator e esperando at\u00e9 que o processo seja conclu\u00eddo, ou em modo cont\u00ednuo, fazendo com que uma corrente contendo os reagentes flua para o reator e extraindo outra corrente contendo os produtos da rea\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Exemplos t\u00edpicos de reatores homog\u00eaneos s\u00e3o esses para craqueamento t\u00e9rmico e para insolu\u00e7\u00e3o de polimeriza\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

Reatores heterog\u00eaneos s\u00e3o mais complexos, nos quais reagentes, produtos e um poss\u00edvel catalisador podem estar presentes em fases indiferentes.<\/p>\n

Um exemplo \u00e9 o reator fluido-s\u00f3lido (g\u00e1s-solidor l\u00edquido-s\u00f3lido), onde rea\u00e7\u00f5es catal\u00edticas heterog\u00eaneas s\u00e3o realizadas.<\/p>\n

Outro exemplo cl\u00e1ssico \u00e9 o reator tubular, que permite o controle preciso da temperatura devido \u00e0 sua extensa superf\u00edcie externa dispon\u00edvel para troca de calor; na verdade, \u00e9 projetado como uma configura\u00e7\u00e3o de feixe tubular, muitas vezes, onde um grande n\u00famero de reatores s\u00e3o conectados em paralelo, atrav\u00e9s de cada um dos quais passa uma fra\u00e7\u00e3o da taxa de fluxo.<\/p>\n

Outro exemplo \u00e9 o aerossolreactor, adotado pela ind\u00fastria de novos materiais, onde part\u00edculas s\u00f3lidas s\u00e3o sintetizadas a partir de reagentes em fase gasosa.<\/p>\n

Os reatores g\u00e1s-liquidificador l\u00edquido-l\u00edquido s\u00e3o ainda mais complexos, nos quais os principais reagentes se distribuem entre as duas fases, imisc\u00edveis entre si, mas entre as quais \u00e9 necess\u00e1rio realizar contato \u00edntimo para facilitar o progresso da rea\u00e7\u00e3o. Reatores multif\u00e1sicos, como os reatores g\u00e1s-l\u00edquido-s\u00f3lido, tamb\u00e9m existem; o reator de leito lento, usado para realizar rea\u00e7\u00f5es de hidrogena\u00e7\u00e3o ou rea\u00e7\u00f5es de oxida\u00e7\u00e3o catal\u00edtica para reagentes l\u00edquidos, \u00e9 um exemplo cl\u00e1ssico.<\/p>\n

As rea\u00e7\u00f5es envolvendo reagentes gasosos s\u00e3o geralmente realizadas em reatores tubulares, geralmente operando em regime inturbulento; se um catalisador s\u00f3lido estiver envolvido, ele geralmente \u00e9 organizado como um leito de part\u00edculas, geralmente em uma forma esf\u00e9rica ou cil\u00edndrica.<\/p>\n

Se as caracter\u00edsticas mec\u00e2nicas do catalisador forem apropriadas e se a troca de calor eficiente for necess\u00e1ria para controlar a temperatura da rea\u00e7\u00e3o com precis\u00e3o, reatores de leito m\u00f3veis tamb\u00e9m podem ser usados; o exemplo mais importante de trata-se do reator de leito fluidizado, no qual a velocidade da fase gasosa em contato com as part\u00edculas catal\u00edticas de pequena dimens\u00e3o \u00e9 capaz de manter essas part\u00edculas em movimento, obtendo um alto grau de agita\u00e7\u00e3o e mistura.<\/p>\n

Outros tipos de reatores de leito, dependendo das caracter\u00edsticas din\u00e2micas de fluido do leito, s\u00e3o:<\/strong>\u00a0leitos fluidizados em ebuli\u00e7\u00e3o (onde o movimento do sistema de duas fases se assemelha ao de um l\u00edquido em ebuli\u00e7\u00e3o); leitos fluidizados arrastados (onde os gases arrastam todas as part\u00edculas no leito com seu movimento) e finalmente leitos fluidizados jorrados (onde as part\u00edculas no leito s\u00e3o arrastadas em alta velocidade para um primeira \u00e1rea particular no reator pelos gases e permitiu estabelecer-se em uma por\u00e7\u00e3o estagnada pr\u00f3xima)<\/p>\n

As rea\u00e7\u00f5es de fase l\u00edquida s\u00e3o realizadas principalmente em reatores agitados em forma de tanque. A agita\u00e7\u00e3o \u00e9 induzida mecanicamente por h\u00e9lices ou agitadores de p\u00e1s planas, dependendo do tipo de circula\u00e7\u00e3o de fluido a ser realizada dentro do reator. A agita\u00e7\u00e3o \u00e9 necess\u00e1ria tanto para obter um contato efetivo entre o l\u00edquido e as superf\u00edcies instaladas para troca de calor (esta necessidade tamb\u00e9m \u00e9 o caso para sistemas homog\u00eaneos) e, com um contato pr\u00f3ximo resultante, para garantir uma boa dispers\u00e3o entre as fases em sistemas heterog\u00eaneos.<\/p>\n

Se um catalisador s\u00f3lido estiver presente, ele pode ser mantido em cestos convenientemente posicionados para permitir o contato com a fase l\u00edquida; os reatores de lama do catalisador podem ser uma suspens\u00e3o dentro da pr\u00f3pria fase l\u00edquida. Os reatores de tanque agitado podem ser operados em modo descont\u00ednuo (reatores em lote) ou continuamente.<\/p>\n

As rea\u00e7\u00f5es envolvendo uma fase gasosa e uma fase l\u00edquida, ou duas fases l\u00edquidas, devem ser realizadas em reatores capazes de garantir um contato eficiente entre as duas fases por meio de agitadores apropriados.<\/p>\n

\u00c0s vezes, misturadores est\u00e1ticos, feitos de esferas de enchimento particulares, podem tamb\u00e9m pode ser usado, atrav\u00e9s do qual as duas fases a serem colocadas em contato fluem contra-corrente (devido \u00e0 sua diferen\u00e7a de densidade) dentro de seus canais.<\/p>\n

Os reatores nos quais os misturadores est\u00e1ticos s\u00e3o usados s\u00e3o caracterizados pelo desenvolvimento vertical elevado para aumentar a agita\u00e7\u00e3o induzida pela diferen\u00e7a de densidade entre as duas fases<\/strong>: a fase de menor densidade \u00e9 alimentada do fundo e coletada no topo, enquanto a outra segue o caminho oposto. Em reatores g\u00e1s-l\u00edquido, essa configura\u00e7\u00e3o \u00e9 chamada de coluna de bolha; existem diferentes configura\u00e7\u00f5es, destinadas a aumentar a agita\u00e7\u00e3o e, assim, o contacto entre as fases, sem recurso a dispositivos de agita\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica.<\/p>\n

O exemplo mais importante \u00e9 o air-liftreactor, onde a diferen\u00e7a de densidade entre duas por\u00e7\u00f5es de reator conectadas \u00e9 explorada para iniciar um movimento de convec\u00e7\u00e3o natural vortical.<\/p>\n

Concluindo, \u00e9 importante citar tamb\u00e9m alguns reatores at\u00edpicos, adotados para aplica\u00e7\u00f5es especiais.<\/p>\n

Em primeiro lugar, existe o conversor catal\u00edtico, um reator catal\u00edtico heterog\u00eaneo t\u00edpico no qual os gases de exaust\u00e3o dos ve\u00edculos s\u00e3o colocados em contato com um catalisador cujo elemento ativo \u00e9 um metal an\u00f3bico, geralmente platina, apoiado em uma matriz cer\u00e2mica, geralmente uma estrutura monol\u00edtica em favo de mel. Dentro desse reator, o mon\u00f3xido de carbono se oxida em di\u00f3xido de carbono e os \u00f3xidos de nitrog\u00eanio se reduzem a nitrog\u00eanio elementar. O oxidante utilizado na primeira rea\u00e7\u00e3o \u00e9 o oxig\u00eanio ainda presente nos gases de exaust\u00e3o, enquanto os combust\u00edveis para a rea\u00e7\u00e3o de redu\u00e7\u00e3o s\u00e3o os tra\u00e7os de hidrocarbonetos n\u00e3o queimados.<\/p>\n

A op\u00e7\u00e3o pela ado\u00e7\u00e3o de estruturas monol\u00edticas permite a redu\u00e7\u00e3o das quedas de press\u00e3o e a realiza\u00e7\u00e3o de trocas t\u00e9rmicas eficientes.<\/p>\n

Outros reatores heterog\u00eaneos importantes s\u00e3o os reatores biol\u00f3gicos, onde as enzimas que catalisam o processo de fermenta\u00e7\u00e3o s\u00e3o suportadas em matrizes s\u00f3lidas apropriadas. Neste campo, as aplica\u00e7\u00f5es mais inovadoras s\u00e3o aquelas feitas em biorreatores onde col\u00f4nias de c\u00e9lulas selecionadas podem proliferar em uma matriz polim\u00e9rica biocompat\u00edvel.<\/p>\n

Os reatores eletroqu\u00edmicos s\u00e3o caracterizados por terem dois eletrodos, cada um em um potencial diferente, entre o qual flui uma corrente el\u00e9trica transportada pelos \u00edons contidos na solu\u00e7\u00e3o eletrol\u00edtica, onde ambos est\u00e3o imersos. Dessa forma, \u00e9 poss\u00edvel realizar importantes processos industriais baseados em rea\u00e7\u00f5es redox, como os processos cloroalcalinos, que utilizam energia el\u00e9trica em vez de t\u00e9rmica.<\/p>\n

Reatores eletroqu\u00edmicos podem ser comparados a c\u00e9lulas a combust\u00edvel com membrana polim\u00e9rica, onde ocorre uma rea\u00e7\u00e3o de combust\u00e3o envolvendo hidrog\u00eanio (ormetanol) e oxig\u00eanio, alimentando os dois gases nos dois eletrodos, separados por uma membrana de troca i\u00f4nica, para possibilitar a gera\u00e7\u00e3o de corrente el\u00e9trica.<\/p>\n

Os dois reatores acima tamb\u00e9m podem ser classificados como reatores de membrana, onde uma membrana semi-perme\u00e1vel permite a separa\u00e7\u00e3o de um dos produtos da rea\u00e7\u00e3o diretamente do ambiente de rea\u00e7\u00e3o, contribuindo assim para uma melhoria na seletividade dos processos em considera\u00e7\u00e3o. Atualmente, a ampla aplica\u00e7\u00e3o desses reatores \u00e9 limitada pela disponibilidade de membranas eficientes.<\/p>\n

Por \u00faltimo, mas n\u00e3o menos importante, os reatores usados em microeletr\u00f4nica, onde processos de deposi\u00e7\u00e3o de vapor qu\u00edmico s\u00e3o realizados, s\u00e3o de particular import\u00e2ncia; esses reatores, operando em condi\u00e7\u00f5es descont\u00ednuas e em altas temperaturas, permitem a realiza\u00e7\u00e3o de condi\u00e7\u00f5es de processo extremamente controladas de forma a obter n\u00edveis de toler\u00e2ncia altamente contidos tanto da espessura quanto da fologia cristalina do semicondutor depositado.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Reator qu\u00edmico industrial<\/strong><\/p>\n

Fonte:<\/strong>\u00a0www.essentialchemicalindustry.org\/ftp.feq.ufu.br\/www.seas.ucla.edu\/www.treccani.it\/www.wisegeek.org\/www.yourdictionary.com\/abeq.org.br\/www.researchgate.net\/www.longdom.org<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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