Leito FluidizadoLeito Fluidizado

Anderson NizAndrey MendesMatheus Fujisawa

Operações Unitárias3º Período – Técnico em Química

IntroduçãoIntroduçãoBaseia-se na circulação de um

fluído (líquido ou gás) através de um leito sólido.

O fluído é injetado no reator de modo ascendente.

FluidizaçãoFluidização A fluidização é a operação pela qual as partículas

sólidas são transformadas em um estado como de um líquido através de suspensão em um gás ou líquido.

Propriedades semelhantes às de um líquido em ebulição:

Objetos mais leves, ou seja, com densidade inferior à do leito, flutuam no topo;

Superfície do leito permanece horizontal, ainda que se incline o recipiente;

Os sólidos podem escoar através de uma abertura lateral no recipiente, como ocorreria com um líquido;

O leito apresenta uma relação entre a pressão estática e a altura igual à de líquidos.

Velocidade de fluidizaçãoVelocidade de fluidizaçãoA eficiência na utilização de um leito

fluidizado depende em primeiro lugar do conhecimento da velocidade mínima de Fluidização. Abaixo desta velocidade o leito não fluidiza; e muito acima dela, os sólidos são carregados para fora do leito.

Leito PorosoLeito Poroso Em um leito poroso existem espaços vazios (zonas sem

partículas). A porosidade () é definida como

a razão entre o volume do leito que não está ocupado com material sólido e o volume total do leito.

v0

leitodototalVolume

vazioVolumeε

Lei de Darcy:Lei de Darcy: Henry Darcy em 1856 demonstrou que a velocidade média (v) de

um fluido newtoniano quando escoa em regime laminar dentro de um leito poroso é proporcional ao gradiente de pressão e inversamente proporcional à distância percorrida.

v = velocidade média do fluido no leito poroso.

K = constante que depende das propriedades do fluído e do leito poroso.

(-P) = queda de pressão através do leito.

L = percurso realizado no leito poroso.

L

PKv leitof

)(

Regimes de FluidizaçãoRegimes de Fluidização

É denominado fluidização todo o intervalo compreendido entre a fluidização incipiente e a turbulenta.

AplicaçõesAplicações

A fluidização é aplicada em:

• Secagem• Mistura • Revestimento de

partículas • Aglomeração de pós • Aquecimento e

resfriamento de sólidos• Congelamento• Torrefação de café• Pirólise

SecagemSecagem

Revestimento de Revestimento de materiaismateriais

Aquecimento ou Aquecimento ou resfriamentoresfriamento

Craqueamento catalítico do Craqueamento catalítico do petróleopetróleo

Vantagens do Leito Vantagens do Leito FluidizadoFluidizadoMistura fácil dos sólidos conduzem às

condições isotérmicas no reator;

Adequada para operações de grande escala;Grandes velocidades de reação, comparados

aos reatores de leito fixo;

Fácil escoamento em dutos, pois os sólidos

comportam-se como fluido;

Alta velocidade de processamento.

DesvantagensDesvantagensA rápida mistura dos sólidos no leito conduz a

tempos de residência não uniformes dos sólidos no reator.;

Erosão de tubos e colunas pela abrasão das

partículas;Consumo de energia devido a alta perda de carga

(requer alta velocidade do fluido);Erosão do equipamento devido a frequente

impacto dos sólidos;

Atrito severo, ocasionando produção de pó;

Alto custo e tempo de manutenção.

Exercício 1Exercício 1

(111) Leito Fixo

(11) Leito Borbulhante

( V) Leito Incipiente

( V1) Leito Turbulento

(1) Leito Slug

(1V) Transporte Pneumático

Exercício 2Exercício 2A lei de Darcy não se aplica a

fluxos em regime de escoamento turbulento.

Exercício 3Exercício 31 – F - Para secagem se utiliza

um fluxo de gás quente.2 – V – Correto.3 – F - ∆TLiquido: positivo; ∆TSólido:

negativo; ∆TGás: negativo4 – F – Todo catalisador tem um

limite de uso.

Resposta: b