Reatores para Produção de Biodiesel
Apr 30, 2019
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Introdução
Três tipos gerais de reatores são usados para a produção de biodiesel: reatores de batelada, reatores de fluxo semicontínuo e reatores de fluxo contínuo.
O processo em lote é barato, exigindo muito menos investimento inicial em capital e infraestrutura. É flexível e permite ao usuário acomodar variações no tipo, composição e quantidade da matéria-prima. As principais desvantagens do processo de lote incluem baixa produtividade, maior variação na qualidade do produto e requisitos mais intensivos de mão-de-obra e energia.
O processo semicontínuo é semelhante ao processo de lote, exceto pelo fato de o produtor começar a reagir com um volume menor do que o recipiente reterá e depois continuará a adicionar ingredientes até que o recipiente esteja cheio. Esse processo é trabalhoso e não é comumente usado.
Os processos contínuos de transesterificação são preferidos aos processos de lote na produção comercial de grande capacidade, porque esses processos resultam em qualidade consistente do produto e baixos custos operacionais e de capital por unidade de produto. O tipo mais comum de reator de fluxo contínuo é o reator contínuo de tanque agitado. Outros tipos de reatores de fluxo contínuo também são usados comercialmente, incluindo reatores ultrassônicos e reatores supercríticos. Esses procedimentos alternativos podem acelerar a reação.
A pesquisa da Universidade de Idaho mostra que reatores misturadores estáticos e destilação reativa também podem ser usados para processamento de biodiesel, mas esses processos ainda não são usados para produzir biodiesel comercialmente.
Reatores de lote
O reator em batelada pode ser simplesmente um tanque equipado com algum tipo de agitação. O tanque é preenchido com os reagentes para o processo (neste caso, óleo, álcool e catalisador) e, em seguida, o agitador é operado por algum período de tempo. Após o tempo necessário, o conteúdo do reator é drenado e processado.
A principal característica de um reator em batelada é que ele começa com o material que não reagiu, faz com que ele reaja e, posteriormente, termina com o material reagido. Ou seja, um reator em batelada contém diferentes tipos de material, dependendo do horário em que alguém olha para ele.
Reatores em lote são geralmente usados em pequenas instalações de produção de biodiesel. Uma desvantagem dos processos em lote é que, para aumentar a produção, pode ser necessário aumentar o tamanho físico da planta em uma quantidade proporcional (comprando outro reator, por exemplo). Em contraste, ao usar um processo de fluxo contínuo, geralmente é possível aumentar a capacidade de produção da planta aumentando a taxa de alimentação ou diminuindo o tempo de reação.
Reatores de Fluxo Contínuo
O sistema de fluxo contínuo mais comum na produção de biodiesel é o reator contínuo de tanque agitado (CSTR). À primeira vista, um CSTR, como o mostrado na Figura 1, parece ser idêntico a um reator em batelada. Na verdade, muitas vezes o reator real pode ser o mesmo, mas são necessários controles adicionais para ajustar o reator em um sistema de fluxo contínuo. Algumas usinas de fluxo contínuo podem operar em modo contínuo ou em lote.
Num CSTR, os reagentes são continuamente adicionados e o produto (mistura de diferentes produtos químicos, incluindo reagentes que não reagiram) é continuamente retirado. Agitação adequada é necessária para garantir uma composição química e temperatura uniformes. O processo de fluxo contínuo normalmente requer controles de processo complexos e monitoramento on-line da qualidade do produto.
Quando um CSTR é operado continuamente em um estado estacionário, idealmente a concentração de qualquer substância química envolvida deve ser aproximadamente constante em qualquer lugar do reator e em todos os momentos. Na realidade, esse estado ideal raramente é alcançado; Assim, ajustes precisam ser feitos nos parâmetros operacionais para garantir uma reação completa.
Às vezes, mais de um reator é usado. Neste sistema, aproximadamente 80% do álcool e do catalisador são adicionados ao óleo em um CSTR de primeiro estágio. Então, a corrente reagida passa por uma etapa de remoção de glicerol antes de entrar em um segundo CSTR. Os restantes 20% do álcool e do catalisador são adicionados a este reator. Este sistema fornece uma reação muito completa com o potencial de usar menos álcool do que os sistemas de passo único.
