Um conversor secundário de contém uma camada de catalisador de 50 cm de altura. As partículas de catalisador têm a forma de cilindros equiláteros de 6 mm de diâmetro. A porosidade do leito é de 35%. O gás entra no conversor a e deixa a , com a seguinte composição:
alimentação
(% molar)
produto
(% molar)
6,6
1,7
10,0
81,7
8,2
0,2
9,3
82,3
A velocidade mássica do gás é de . Calcular a queda de pressão no conversor sabendo-se que a descarga é feita a pressão atmosférica.
(J.M. Coulson e J.F. Richardson, Chemical Engineering, Pergamon Press, vol.2, 2 edição, p.737, 1968; P. Schouby e A. Albjerb, Petro & Química, julho e agosto, p.56, 1978).
Passo 1
Beleza, amigo! O enunciado diz que temos um leito fixo de catalisador (camada de 50 cm de altura) formado por “cilindros equiláteros” de 6 mm de diâmetro, com porosidade ε=35%. Um gás entra a 410 °C e sai a 600 °C, com composições molares dadas. A velocidade mássica superficial é G=400 lb/(h·ft²) e a descarga é à pressão atmosférica.
Conteúdo: mecânica dos fluidos em leitos fixos – vamos usar a equação de Ergun para queda de pressão.
O que vamos precisar:
calcular a densidade média do gás (assumindo gás ideal e propriedades em temperatura média),
obter a velocidade superficial real do gás,
calcular o diâmetro equivalente da partícula cilíndrica,
aplicar a equação de Ergun e multiplicar pela altura do leito.
Passo 2
Calcular a densidade média do gás:
Temperatura média:
Frações molares médias (entrada+saída)/2:
Peso molecular médio:
Densidade (gás ideal, P=1 atm):
Convertendo para unidades inglesas (lb/ft³):
Passo 3
Calcular a velocidade superficial real ():
Passo 4
Diâmetro equivalente da partícula cilíndrica (“equilateral” de diâmetro ):
Volume do cilindro ,
área molhada lateral+ tampas.
Logo,
Passo 5
Equação de Ergun (queda de pressão por metro de leito):
Parâmetros:
varepsilon=0,35, muapprox3,5times10^-5,Pacdot s, rho=3,24 kg/m^3, vs=0,17 m/s, de=0,004 m