OTIMIZAÇÃO DE UM REATOR CSTR NÃO ISOTÉRMICO

INTRODUÇÃO: Reatores contínuos são muito importantes em uma indústria de processos, para a obtenção de produtos dentro de especificações técnicas. Uma adequada modelagem do processo se faz necessária de forma a se poder otimizar a operação destes tipos de reatores não isotérmicos. OBJETIVOS: Este trabalho tem como objetivo descrever a concepção, a implementação computacional e a validação de um modelo matemático para um reator CSTR não isotérmico dedicado à produção contínua de acetato de etila por esterificação de Fischer. MATERIAIS E MÉTODO: Partiu-se da formulação dos balanços diferenciais de massa e energia para um sistema de fluido incompressível em regime permanente, considerando-se mistura perfeita, massa específica e capacidade térmica específicas invariáveis. Esses balanços foram especializados para uma cinética de primeira ordem reversível típica do processo e resolvidos numericamente em planilha Excel por meio de um esquema de Euler modificado. Um módulo de otimização foi acoplado para ajustar parâmetros e mapear cenários operacionais. Paralelamente foi desenvolvido um modelo empírico que expressa as constantes de velocidade direta e reversa como funções de temperatura e concentração de catalisador, obtido por mínimos quadrados a partir de dados experimentais disponíveis RESULTADOS: A metodologia permitiu analisar a influência combinada do tempo de residência, da razão molar reagente e da fração mássica de catalisador sobre a conversão estacionária e sobre o perfil térmico do reator. Resultados de sensibilidade mostram que incrementos controlados de tempo de residência e teor de catalisador proporcionam conversões próximas a 90 %. A concordância entre valores simulados e observados confirma a adequação do conjunto de equações e do modelo empírico para prever o desempenho do reator em diferentes condições. CONSIDERAÇÕES FINAIS: A integração de modelagem matemática, correlações cinéticas ajustadas e ferramentas computacionais acessíveis constitui abordagem robusta para o projeto, a análise e a otimização de processos industriais de produção de acetato de etila.

PALAVRAS-CHAVE: Modelagem de reatores; CSTR; Reator não isotérmico; Otimização de processos; Simulação computacional.