RELATORIO FLUDIZAÇÃO LEITO FIXO, Trabalhos de Engenharia Química

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ENGENHARIA QUÍMICA

FLUIDIZAÇÃO

JULIANA PORTO SIMÕES DE ANDRADE

MACAÉ

JULIANA PORTO SIMÕES DE ANDRADE

FLUIDIZAÇÃO

MACAÉ

1 INTRODUÇÃO

1.1 FLUIDIZAÇÃO

A fluidização ocorre quando um fluxo de fluido (gás ou liquido) ascendente através de um leito de partículas adquire velocidade suficiente para suportar as partículas, porém sem arrastá-las junto com o fluido. Figura 1. Leito de fluidização. O termo fluidização é comumente associado a sistemas multifásicos nos quais partículas sólidas são fluidizadas por um a corrente de fluido com direção oposta à força de gravidade, tendo em vista que estas mesmas partículas apresentam densidade maior que a do fluido. Baseado na circulação de sólidos, presentes no leito, juntamente com o fluido (gás ou líquido), a fluidização gera condições propícias de forma a impedir que haja gradientes de temperatura de pontos muito ativos ou de regiões no leito em que haja estagnação. Por haver suspensão das partículas presentes no leito, a fluidização proporciona uma maior área de contato entre o sólido e o fluido, o que acarreta o favorecimento das transferências de calor e massa. A técnica de fluidização apresenta diversas vantagens e desvantagens descritas na tabela abaixo:

VANTAGENS DESVANTAGENS

Alta transferência de calor e massa entre o fluido e as partículas sólidas do recheio A rápida mistura dos sólidos no leito conduz a tempos de residência não uniformes dos sólidos no reator, comprometendo a uniformidade do produto, reduzindo o rendimento e a performance. A circulação de sólidos possibilita a remoção de calor gerado ou necessário em grandes reatores A fácil mistura dos sólidos proporciona condições isotérmicas no reator Sólidos friáveis são pulverizados e arrastados pelo fluido, sendo necessário reciclá-los. Viável de se utilizar em operações de grande escala Para leitos borbulhantes de partículas finas, o escoamento do gás é de difícil descrição, apresentando grandes desvios do “plug flow” (PFR). Sendo problemático quando a conversão do reagente gasoso é alta ou a reação intermediária é altamente seletiva Por consequência da alta taxa de troca térmica entre o leito fluidizado e um objeto imerso, os trocadores de calor que utilizam a fluidização necessitam de pequenas áreas de troca térmica Resistência a rápidas mudanças nas condições de operação, respondendo lentamente e proporcionando uma margem de segurança para reações altamente exotérmicas Operações não catalíticas a altas temperaturas, aglomeração e sinterização de partículas finas podem requerer a diminuição da temperatura, muitas vezes reduzindo consideravelmente a taxa de reação Operações controladas continuamente e automaticamente, com fácil manuseio Erosão de tubos e colunas pela abrasão das partículas 2 OBJETIVOS

• Inicialmente realizar a caracterização dos leitos fixos constituídos de partículas de arroz, feijão e soja.
• Realizar ensaios de fluidização e identificar a queda de pressão nas condições de mínima fluidização. Posteriormente, determinar a velocidade de mínima fluidização pela aplicação da equação de Ergun.

• As características e comportamento de um leito fluidizado é fortemente dependente de ambas propriedades difásicas, da fase sólida e das propriedades da fase líquida ou do gás.
• À velocidade muito baixa: O fluido percorre pequenos e tortuosos canais, perdendo energia e pressão; sendo ∆P (Perda de Carga) função da permeabilidade, rugosidade das partículas, ρ, μ e velocidade superficial
• Com aumento da velocidade: Atinge um valor que a ação dinâmica do fluido permite reordenação das partículas, de modo a oferecer menor resistência à passagem.
• Maiores Velocidades: As partículas deixam de estar em contato e parecem como líquido em ebulição Geralmente, leitos fluidizados industriais se caracterizam por intensa misturação axial (ao longo do leito), o que propicia as altas taxas de transferência de calor e massas nesses sistemas. Figura 3. Leito fixo e Leito fluidizado

Figura 4. Gráfico de perda de pressão x velocidade O gráfico da figura 4 representa o comportamento do leito fluidizado. Ao aumentar a velocidade de escoamento do fluido, varia-se a perda de pressão. O fenômeno da histerese pode ser observado no gráfico de um leito fluidizado, uma vez que o caminho percorrido na ascensão do leito é diferente do caminho percorrido no retorno. No início, na região do leito fixo, as partículas que constituem o leito encontram- se bem acomodadas. Ao se iniciar a operação, o aumento gradual da vazão fornece energia suficiente para vencer a inercia do leito e para que o mesmo se torne um leito fluidizado. A transição entre o leito fixo e o leite fluidizado ocorre no ponto máximo da curva. A curva tracejada, ou a curva de ascensão do leito, possui maiores valores de perda de pressão. Este corresponde a um leito compactado e aumenta-se a vazão para se obter a fluidização. Em contrapartida, a curva de retorno possui menores valores de perdão de pressão, pois já se tinha um leito fluidizado e foi-se diminuindo a vazão até que se retornasse a uma vazão de leito fixo.