Simulação computacional da fluidodinâmica em um reator de produção de ureia a partir do gás carbônico e amônia

Abstract

A aplicabilidade da ureia em sua forma comercial é comumente encontrada como fertilizante agrícola nitrogenado, por possuir alta concentração de nitrogênio em sua composição. Os processos de obtenção comercial da ureia são basicamente: uma zona de síntese, zonas de purificação, reciclo dos reagentes e o acabamento final do produto para expedição. A principal operação do processo em questão se encontra no reator, sendo ele uma autoclave submetida a condições de alta pressão e temperatura, onde ocorre a produção total de ureia. Neste contexto, nota-se a importância em otimizar o desempenho do reator, no intuito de obter maior conversão dos produtos desejados, com menor custo de operação. Diante desta questão, foram efetuadas, neste trabalho, simulações computacionais utilizando-se softwares de simulação avançada de CFD em duas geometrias. Sendo que uma separada em três módulos e a outra contemplando o reator inteiro. Foram aplicadas diferentes condições operacionais, visando encontrar o comportamento dos fluidos durante o seu escoamento. As simulações foram desenvolvidas no software de simulação em CFD ANSYS Fluent, juntamente com testes de sensibilidade de malha e de convergência. Os resultados obtidos para o campo de velocidade da fase líquida, assemelham-se ao comportamento previsto pela literatura, porém o campo de velocidade da fase gasosa não foi compatível com os trabalhos referenciados que foram utilizados como base para este trabalho