PV. 10 A decomposição aquosa de A é estudada em um reator de mistura perfeita experimental. Os resultados da tabela são obtidos em corridas em estado estacionário. Para obter
de conversão do reagente com
na alimentação, qual deve ser o tempo de retenção em um reator pistonado?
Concentração de
na alimentação
na saída do reator
tempo de retenção, segundos
2,00
0,65
2,00
0,92
240
2,00
1,00
250
1,00
0,56
110
1,00
0,37
360
0,48
0,42
24
0,48
0,28
200
0,48
0,20
560
Passo 1
O enunciado pede o tempo de retenção em um reator pistonado (PFR) para obter
de conversão de
partindo de
. Temos dados experimentais em reator de mistura perfeita (CSTR) em regime estacionário relacionando
,
e
. O conteúdo necessário é:
– uso do balanço de matéria em CSTR para extrair a taxa média de reação .
– ajuste da lei de potência por regressão em
vs
.
– projeto de PFR via
– uso do balanço de matéria em CSTR para extrair a taxa média de reação
– ajuste da lei de potência
– projeto de PFR via
Passo 2
Em cada ensaio de CSTR aplica-se o balanço
com
,
e
. Reorganizando e lembrando que
, definimos a taxa de consumo
Usando os dados da tabela (excluindo o ponto sem
), calculamos
para cada par
.
Passo 3
Para ajustar a lei de potência
tomamos logaritmos:
Fazendo regressão linear dos pontos
obtém-se
Passo 4
No PFR o balanço diferencial dá
Para
integra-se diretamente:
Substituindo
e
:
Resposta
O tempo de retenção requerido no reator pistonado é aproximadamente
.