Obtenção de parâmetros característicos do meio poroso de reatores de leito gotejante

Trickle bed reactors are widely used in industry, especially for heterogeneous catalytic systems as in hydroprocessing units (HDR). The optimization of existing units or the design of new reactors is based on data obtained in laboratory scale units. The bed loading procedure has been one of the main concerns between researches due to its influence on data. The main goal of the proposed methodology here is to characterize the bed packing through a constant, which is strongly related to the bed packing condition, obtained from differential pressure data from single phase flow experiments. In this study four packing procedures have been evaluated that have been proposed based on important variants such as vibration, the internal distribution and the dilution material’s particle size. The results have shown that all packing procedures are reproducible and confirmed that all the packing variants evaluated have led to different bed conditions. The differential pressure data was evaluated using Ergun’s equation in the original version and in the adjusted one, which is obtained replacing the first term constant, thus it was seen a substantial improvement in the results using the adjusted model. The four packings have been modeled using CFD. It was found a good agreement between the experimental data with the Brinkman equation. Furthermore, the proposed model has shown sensitivity to describe the packing behavior under different porosity and particle size condition. Reatores de leito gotejante são amplamente utilizados na indústria, principalmente em sistemas catalíticos heterogêneos como no processo de hidrorrefino (HDR). A otimização operacional desses reatores ou o projeto de novas unidades é fundamentado em dados experimentais obtidos em escala reduzida, por exemplo, em unidades piloto. O carregamento destes reatores tem recebido bastante atenção da comunidade científica, visto a sua importância na obtenção de dados confiáveis. A metodologia proposta neste trabalho propõe caracterizar o leito catalítico através da obtenção de uma constante característica, intrínseca ao carregamento que está relacionada com o grau de empacotamento, a partir de experimentos em fluxo monofásico para medição do diferencial de pressão no leito. Foram avaliadas quatro formas distintas de carregar o reator propostas a partir de variáveis relevantes como a vibração, a distribuição do fluido e a granulometria do diluente. Os resultados indicaram que os procedimentos apresentam boa reprodutibilidade e que as variações impostas acarretaram em carregamentos diferentes. Foram realizadas estimativas do diferencial de pressão no leito através do modelo de Ergun em sua forma original e na forma ajustada, com a substituição pela constante característica determinada experimentalmente, e visto que os erros observados nas estimativas são reduzidos com o ajuste. Os carregamentos foram modelados através de CFD onde foi observada boa concordância do modelo de Brinkman com os dados experimentais, além disso, o modelo proposto apresentou sensibilidade ao representar o comportamento do sistema frente à variação da porosidade e do diâmetro de partícula do leito.