Avaliação fluidodinâmica do reator RH com injeção por lança submersa na panela, estudo comparativo entre modelo físico e simulação computacional.

Abstract

Este trabalho avalia a fluidodinâmica do reator Ruhrstahl-Heraeus com injeção por lança submersa na panela visando otimizar a taxa de circulação, o tempo de mistura e a trajetória de partículas dessulfurantes. A pesquisa justifica-se pela necessidade de quantificar os efeitos dessa configuração sobre a taxa de circulação e a eficiência de mistura, visando otimizar a incorporação de reagentes dessulfurantes e o desempenho. O estudo correlaciona resultados experimentais obtidos em modelo físico (escala 1:7,5) com simulações numéricas via Fluidodinâmica Computacional (CFD), fundamentadas na formulação multifásica Euler–Euler, com rastreamento de gotas de óleo (análogo físico do dessulfurante) via modelo de “particle tracking”. Os resultados demonstram que a taxa de circulação do reator é governada predominantemente pela vazão de gás na perna de subida, reafirmando o domínio do efeito “gas-lift” como força motriz do escoamento, enquanto a injeção via lança apresenta impacto marginal na circulação global. Contudo, a lança submersa atua como um recurso estratégico na redução do tempo de mistura ao gerar turbulência local capaz de mitigar zonas de estagnação. A análise das trajetórias revelou que as gotas do óleo são efetivamente arrastadas pelo fluxo macroscópico, promovendo um tempo de residência prolongado do reagente. O modelo computacional, validado no ANSYS CFX 24.R1, apresentou excelente concordância com os dados de condutimetria e dispersão de gotas de óleo, confirmando que a injeção combinada potencializa a eficiência do reator.