OTIMIZAÇÃO DE ARRANJO DE REATORES CSTR

INTRODUÇÃO: Reatores contínuos de mistura perfeita (CSTR) e reatores tubulares (PFR) são bastante utilizados nas indústrias químicas e muitas vezes requerem condições otimizadas de operação quanto à dimensão, pressão e temperatura ótimas de operação, quantidade de reagentes, tempo de operação, entre outras variáveis. Reatores CSTR e PFR são amplamente utilizados em processos industriais devido à sua eficiência em manter condições homogêneas de reação e à facilidade de controle operacional. OBJETIVOS: O presente trabalho teve como objetivo principal a modelagem e otimização de arranjos de reatores do tipo CSTR e PFR, utilizando equações diferenciais não-lineares baseadas em dados teóricos da literatura. MATERIAIS E MÉTODO: A metodologia empregada consistiu na análise matemática de sistemas reacionais, implementação das equações no Excel e aplicação da ferramenta solver para encontrar os parâmetros ótimos. Foram considerados diferentes arranjos de reatores, incluindo sistemas compostos como CSTR+CSTR e modelos com reator único do tipo PFR, avaliando fatores como seletividade e conversão RESULTADOS: Os resultados demonstraram que a modelagem proposta conseguiu se aproximar significativamente dos valores encontrados em estudos teóricos, validando a abordagem utilizada. No caso do sistema com dois reatores CSTR em série, houve uma discrepância na seletividade, revelando a necessidade de ajustes futuros na modelagem aplicada. Já o sistema com reator PFR apresentou comportamento consistente tanto em termos de seletividade quanto de conversão, com destaque para a otimização do volume, reduzindo custos e espaço necessário à operação. Os resultados obtidos demonstram grande potencial de aplicação industrial CONSIDERAÇÕES FINAIS: As análises evidenciam que é possível obter ganhos significativos ao se aplicar ferramentas de modelagem e otimização computacional em processos operacionais, promovendo avanços na engenharia de processos e manufatura.

PALAVRAS-CHAVE: Reator CSTR; Reator PFR; Solver Excel; Seletividade; Modelagem matemática.