Concepção de um reactor batch multifunções

• Author(s): Pinheiro, Pedro Miguel Parente Dias
• Date: 2010
• Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/1993
• Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
• Subject(s): Reactores; Agitação; Transferência de calor
• Document Type: Master thesis
• Language: Portuguese
• Advisor(s): Pimenta, Maria Paula Carvalho Neto; Crispim, Alfredo
• Contributor(s): Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto

Description

Mestrado em Engenharia Química

O presente trabalho descreve a concepção e desenvolvimento de um reactor batch multifunções para laboratório que permita realizar ensaios a uma escala piloto. Tendo sido identificadas determinadas premissas à partida, foi possível definir o tipo de reactor e de agitação, os materiais a utilizar, o sistema de aquecimento, o sistema de arrefecimento, e ainda fazer uma breve referência a alguns sistemas de controlo. As bases teóricas explicitamente expostas configuram os conceitos referentes a materiais, termofluidos, temperaturas, pressões, agitação, e sobretudo transferência de calor. Foi elaborado o projecto propriamente dito, assim como os respectivos processos auxiliares necessários para a concretização das condições a utilizar nas reacções físico-químicas expectáveis. Assumindo condições limite de operação, 150ºC, concluiu-se que o tempo de aquecimento necessário seria de aproximadamente de 13 minutos para uma situação em que o reactor opera com um meio reaccional aproximado à água e não considerando perdas de calor. Estudou-se também a eficácia do sistema de arrefecimento em condições “limite” de operação. Calcularam-se as perdas de calor por convecção e radiação e considerou-se ser de primordial importância a existência de um isolamento térmico para que estas possam diminuir, e até por uma questão de segurança. O isolamento pode ser feito em lã de vidro. Apresentam-se possibilidades futuras de continuação deste estudo, do melhoramento deste equipamento, assim como, alterações através das quais possam advir vantagens importantes para a elaboração das reacções que se pretendam.

This paper describes the design and development of a multipurpose batch reactor for performing pilot scale tests in a laboratory setting. Having identified certain assumptions at the outset, it was possible to define the type of reactor and agitation, the materials to be used, the heating system, the cooling system, and still make a brief reference to certain controls. The concepts relating to materials, thermofluids, temperature, pressure, agitation, and particularly of heat transfer, are configured through the explicitly presented theoretical background material. As well as the project itself, associated ancillary processes required for achieving the conditions for use in the expected physical and chemical reactions were also elaborated. Assuming operating boundary conditions of 150 ° C, it was concluded that it would take approximately 13 minutes to heat the system to the point where the reactor operates with a reaction medium approximating water, and without considering heat loss. The effectiveness of the cooling system was also studied at the "limits" of the operating conditions. Heat loss by convection and radiation was calculated, and the existence of a thermal insulation was considered to be of paramount importance for reducing heat loss, and for safety reasons. Insulation may be provided using glass wool. The paper also presents some possibilities for the future continuation of this project, including improvements to the equipment, through which significant advantages may be achieved in the preparation of the desired reactions.