Reactores de leito fixo intensificados por ultra-sons

Fatos, vale a pena conhecer

Cavitação ultra-sónica e sonoquímica

O acoplamento de ultra-sons de potência em líquidos e lamas resulta em Cavitação acústica. A cavitação acústica refere-se ao fenómeno da rápida formação, crescimento e colapso implosivo de espaços vazios cheios de vapor. Este fenómeno gera "pontos quentes" de muito curta duração com picos de temperatura extremos de até 5000K, taxas de aquecimento/arrefecimento muito elevadas superiores a 10⁹Ks^-1e pressões de 1000atm com os respectivos diferenciais – tudo num período de nanossegundos.
O domínio de investigação de Sonoquímica investiga o efeito dos ultra-sons na formação de cavitação acústica em líquidos, que inicia e/ou aumenta a atividade química numa solução.

Reacções catalíticas heterogéneas

Em química, a catálise heterogénea refere-se ao tipo de reação catalítica em que as fases do catalisador e dos reagentes diferem uma da outra. No contexto da química heterogénea, a fase não é apenas utilizada para distinguir entre sólido, líquido e gás, mas também se refere a líquidos imiscíveis, por exemplo, óleo e água.
Durante uma reação heterogénea, um ou mais reagentes sofrem uma alteração química numa interface, por exemplo, na superfície de um catalisador sólido.
A taxa de reação depende da concentração dos reagentes, da dimensão das partículas, da temperatura, do catalisador e de outros factores.
Concentração do reagente: Em geral, um aumento da concentração de um reagente aumenta a taxa de reação devido à maior interface e, consequentemente, a uma maior transferência de fase entre as partículas do reagente.
Tamanho das partículas: Quando um dos reagentes é uma partícula sólida, não pode ser apresentado na equação da taxa, uma vez que a equação da taxa apenas apresenta concentrações e os sólidos não podem ter uma concentração, uma vez que se encontram numa fase diferente. No entanto, o tamanho da partícula do sólido afecta a velocidade de reação devido à área de superfície disponível para a transferência de fase.
Temperatura de reação: A temperatura está relacionada com a constante de velocidade através da equação de Arrhenius: k = Ae^-Ea/RT
Em que Ea é a energia de ativação, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura absoluta em Kelvin. A é o fator de Arrhenius (frequência). e^-Ea/RT dá o número de partículas sob a curva que têm energia superior à energia de ativação, Ea.
Catalisador: Na maioria dos casos, as reacções ocorrem mais rapidamente com um catalisador porque requerem menos energia de ativação. Os catalisadores heterogéneos fornecem uma superfície modelo na qual a reação ocorre, enquanto os catalisadores homogéneos formam produtos intermédios que libertam o catalisador durante uma etapa subsequente do mecanismo.
Outros factores: Outros factores, como a luz, podem afetar certas reacções (fotoquímica).

Substituição nucleofílica

A substituição nucleofílica é uma classe fundamental de reacções em química orgânica (e inorgânica), na qual um nucleófilo se liga seletivamente sob a forma de uma base de Lewis (como doador de pares de electrões) a um complexo orgânico com ou ataca a carga positiva ou parcialmente positiva (+ve) de um átomo ou grupo de átomos para substituir um grupo de saída. O átomo positivo ou parcialmente positivo, que é o aceitador do par de electrões, é designado por eletrófilo. A entidade molecular completa do eletrófilo e do grupo de saída é normalmente designada por substrato.
A substituição nucleofílica pode ser observada através de duas vias diferentes – o S_N1 e S_N2 reação. Que forma de mecanismo de reação – s_N1 ou S_N2 – depende da estrutura dos compostos químicos, do tipo de nucleófilo e do solvente.

Tipos de desativação do catalisador

• O envenenamento do catalisador é o termo utilizado para designar a forte quimisorção de espécies nos sítios catalíticos que bloqueiam os sítios de reação catalítica. O envenenamento pode ser reversível ou irreversível.
• A incrustação refere-se a uma degradação mecânica do catalisador, em que as espécies da fase fluida se depositam na superfície catalítica e nos poros do catalisador.
• A degradação térmica e a sinterização resultam na perda da área da superfície catalítica, da área de suporte e das reacções de suporte da fase ativa.
• Por formação de vapor entende-se uma forma de degradação química em que a fase gasosa reage com a fase catalisadora para produzir compostos voláteis.
• As reacções vapor-sólido e sólido-sólido resultam na desativação química do catalisador. O vapor, o suporte ou o promotor reagem com o catalisador, produzindo uma fase inativa.
• A atrição ou esmagamento das partículas do catalisador resulta na perda de material catalítico devido à abrasão mecânica. A área de superfície interna do catalisador perde-se devido ao esmagamento induzido mecanicamente da partícula de catalisador.