Avaliação das soluções analítica e numérica do perfil de concentração em um catalisador esférico

• Autor(a) principal: Souza, Juliana Meirelles de Almeida
• Data de Publicação: 2017
• Outros Autores: Schot, Leandro Vidal, Gama, Roberta Cardoso Garcia de Freitas
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense (RIUFF)
• Texto Completo: https://app.uff.br/riuff/handle/1/4091
• topic: Catalisador esférico; Solução analítica; Solução numérica; MAPLE; Catalisador; Simulação por computador; Spherical catalyst; Analytical solution; Numerical solution

No decorrer das últimas décadas, os processos catalíticos ganharam uma grande relevância industrial e científica. Visto que uma vasta quantidade de processos que envolvem reações químicas ocorrem através de sistemas catalíticos heterogêneos, o estudo do processo de reação-difusão dentro de um catalisador tem grande importância na literatura técnicocientífica. O presente trabalho aborda a avaliação do fenômeno de transferência de massa associado à reação química em um catalisador esférico a partir do desenvolvimento de soluções analíticas e soluções numéricas para distintos casos, obtendo um perfil da concentração de um reagente ao longo da direção radial do catalisador em cada caso e comparando os resultados obtidos através de cada um dos métodos de solução. A reação escolhida como estudo de caso no trabalho proposto é a de craqueamento catalítico do cumeno com o catalisador de sílicaalumina do artigo de Weisz e Prater (1954). Três casos foram abordados no desenvolvimento deste trabalho: dois casos que apresentam uma reação de primeira ordem, sendo um deles desenvolvido adotando-se estado estacionário e outro adotando-se estado transiente, e um caso que apresenta uma reação de ordem zero em estado estacionário. A metodologia de solução adotada varia de acordo com as características das equações diferenciais provenientes do balanço material e as condições de contorno associadas a cada caso. Tais EDOs e EDPs resultantes do balanço material dos problemas propostos foram resolvidas tanto analiticamente, utilizando métodos analíticos de solução tais como Variáveis Separáveis e Funções de Bessel, quanto numericamente com o auxílio do software computacional MAPLE® utilizando métodos numéricos de solução tais como Diferenças Finitas e Runge-Kutta. Os erros absolutos obtidos na comparação entre as soluções analíticas e numéricas obedeceram a tolerância explicitada na metodologia, portanto é possível afirmar que os métodos numéricos utilizados geraram resultados satisfatório