Título: APLICAÇÕES E PROJETO DE REATORES CATALÍTICOS
Título alternativo: APPLICATIONS AND DESIGN OF CATALYTIC REACTORS
Autoria de: Dayane Sarto Mendes Francisco
Orientação de: Natalia Maira Braga Oliveira
Presidente da banca: Natália Maira Braga Oliveira
Primeiro membro da banca: João Moreira Neto
Segundo membro da banca: Zuy Maria Magriotis
Palavras-chaves: Catálise Heterogênea, Reação Catalítica, Desativação Catalítica, História da Catálise, Catalisadores
Data da defesa: 25/07/2023
Semestre letivo da defesa: 2023-1
Data da versão final: 04/08/2023
Data da publicação: 04/08/2023
Referência: Francisco, D. S. M. APLICAÇÕES E PROJETO DE REATORES CATALÍTICOS. 2023. 75 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.
Resumo: Os catalisadores são amplamente aplicados nas indústrias devido à possibilidade de otimizar os processos, por meio da redução do gasto energético, dos ajustes na seletividade dos produtos e da menor produção de resíduos. Diante disso, o presente trabalho buscou tratar a respeito do histórico, da relevância e dos principais conceitos associados ao uso e preparação dos catalisadores, bem como das aplicações industriais e das complexidades associadas ao projeto de reatores catalíticos, para permitir a compreensão das diferentes possibilidades de escolha desses equipamentos de acordo com as aplicações desejadas. Para isso, o estudo foi desenvolvido por meio de uma revisão bibliográfica expositiva, a partir da análise de livros, artigos, monografias, dissertações e teses. Através desses insumos bibliográficos, foi possível verificar que, apesar do uso de processos catalíticos desde a antiguidade, as maiores descobertas na área da catálise ocorreram a partir do século XX, com o aprimoramento de diversas técnicas que possibilitaram a descoberta de novos processos químicos, os quais constituem a base da moderna indústria química e petroquímica. Desde então, foram notáveis os progressos nas pesquisas voltadas para catálise heterogênea, sendo possível verificar que as principais propriedades dos catalisadores estão associadas não só à composição, mas também às tecnologias empregadas na preparação, para condicionar o grau de dispersão dos agentes ativos e a estrutura porosa. A forma como se processam as reações catalíticas, por sua vez, depende das características e limitações impostas por cada uma das etapas que ocorrem e dos mecanismos de desativação catalítica, que promovem a redução da vida útil das partículas, levando à necessidade de regeneração eou substituição delas. Essas reações ocorrem, na prática industrial, em equipamentos denominados reatores, os quais promovem a formação dos produtos desejados com especificações técnicas previamente definidas. Para tanto, podem ser utilizadas diferentes configurações que, de modo geral, se distinguem quanto às fases utilizadas e ao posicionamento dos catalisadores, que podem permanecer fixos ou em suspensão e em movimento. Nesse sentido, devem ser considerados os diferentes parâmetros associados ao projeto de reatores de leito fixo, de leito fluidizado e trifásicos, que podem apresentar vantagens e desvantagens, de acordo com suas particularidades. Os reatores de leito fixo se destacam quanto a simplicidade de construção, operação e manutenção das unidades, e a alta capacidade delas, enquanto os de leito fluidizado são evidenciados quanto a promoção de altas taxas de transferência de calor e massa. Já os reatores trifásicos, cuja utilização está, em grande parte, associada a processos em que elevações excessivas de temperatura ou pressão impossibilitariam a operação em até duas fases, promovem, entre outras vantagens, melhor controle de temperatura, economia de energia e prevenção de perdas. Dessa forma, o presente trabalho cumpriu com o objetivo de abordar e sintetizar a respeito das inúmeras complexidades associadas ao bom desempenho dos reatores catalíticos, para constituir em um ponto de partida para estudos mais avançados a respeito dos temas e, assim, contribuir para o desenvolvimento desta área do conhecimento, com numerosas e importantes aplicações industriais.
Abstract: Catalysts are widely applied in industries due to the possibility of optimizing processes by reducing energy expenditure, adjusting product selectivity, and minimizing waste production. Considering this, the present work sought to address the history, relevance, and main concepts associated with the use and preparation of catalysts, as well as their industrial applications and the complexities involved in catalytic reactor design. This allows for understanding the different equipment choices according to the desired applications. The study was conducted through an expository literature review, analyzing books, articles, theses, and dissertations. From these bibliographic sources, it was found that although catalytic processes have been used since ancient times, significant discoveries in catalysis occurred in the 20th century with the improvement of various techniques, leading to the discovery of new chemical processes forming the basis of modern chemical and petrochemical industries. Since then, substantial progress has been made in heterogeneous catalysis research, and it is evident that the main properties of catalysts are associated not only with their composition but also with the technologies employed in their preparation to control the degree of active agent dispersion and the porous structure. The actual process of catalytic reactions, in turn, depends on the characteristics and limitations imposed by each stage and the mechanisms of catalytic deactivation, which reduce the particles lifespan, necessitating regeneration andor replacement. These reactions take place in industrial equipment known as reactors, which facilitate the formation of desired products with predetermined technical specifications. Different configurations can be employed, generally distinguished by the phases used and the positioning of catalysts, which may remain fixed or be in suspension and movement. Therefore, various parameters related to the design of fixed-bed, fluidized-bed, and three-phase reactors must be considered, as they can offer advantages and disadvantages based on their specific characteristics. Fixed-bed reactors stand out for their simplicity in construction, operation, and maintenance, as well as their high capacity. On the other hand, fluidized-bed reactors excel in promoting high rates of heat and mass transfer. Three-phase reactors, largely used in processes where excessive temperature or pressure elevations would hinder operation in only two phases, provide advantages such as better temperature control, energy savings, and prevention of losses. In conclusion, this work successfully addresses and summarizes the numerous complexities associated with the optimal performance of catalytic reactors, serving as a starting point for further advanced studies in this field and contributing to the development of this area of knowledge, with numerous and important industrial applications.
URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_quimica/20231201711054
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Português
Código da língua do conteúdo: por
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Dayane Sarto Mendes Francisco e Universidade Federal de Lavras
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