Avaliação dos parâmetros criticos para a caracterização de um leito catalítico do tipo trickle-bed

Abstract

Escoamentos em meios porosos estão presentes em muitos dos problemas com que nos deparamos atualmente. Na modelagem de reatores catalíticos de leito fixo, por exemplo, por onde escoa a mistura reacional em fase líquida, os efeitos de transporte de massa, momento e energia não são adequadamente representados se não forem considerados os efeitos do meio poroso. A faixa de número de Reynolds para a qual se pode aplicar estes modelos é limitada, apesar da existência de correlações para descrever a dinâmica de fluidos em meios porosos (equação de Darcy) e para predição da sua permeabilidade. Além disso, existe a dependência de diversos outros parâmetros (formato da partícula, porosidade, propriedades do fluido etc). Neste contexto, esta investigação teve como objetivo determinar experimentalmente a correlação entre a permeabilidade de um leito catalítico atualmente utilizado num reator trickle-bed para hidrogenação seletiva de Metil Acetileno e Propadieno (MAPD) em uma planta petroquímica e a velocidade superficial do fluido neste meio poroso, além da porosidade deste leito e da sua densidade aparente. O método laboratorial utilizou água desmineralizada percolando por um leito catalítico disposto num tubo de vidro parcialmente imerso em uma cuba com água. A vazão conhecida de água e o gradiente hidráulico (diferença de pressão), associado às características geométricas do leito, permitiram obter as informações necessárias para este estudo Os resultados sugerem que a permeabilidade não é invariante com o número de Reynolds, evidenciando que o escoamento no meio poroso, na faixa de número de Reynolds investigada, não é darciniano. Para o sistema em análise, foi proposta uma relação quadrática entre a permeabilidade e a velocidade superficial do fluido. Os valores obtidos em laboratório para a porosidade (0,343) e densidade aparente do leito (647,7 kg/m3) estão próximos dos valores esperados pelo fabricante do catalisador.