O CSTR deve ser operado isotermicamente a
, alimentado por uma solução aquosa contendo
de catalisador
. A vazão molar de óxido de etileno, alimentado a 2
, é de
e a quantidade de água de 20 vezes a quantidade estequiométrica. Deseja-se atingir
de conversão do óxido de etileno. A reação pode ser considerada elementar e constante de velocidade na temperatura de reação vale
. Calcule o volume necessário do CSTR.
Passo 1
O enunciado descreve um reator CSTR operando isotermicamente a
, com reação elementar de primeira ordem em óxido de etileno e constante de velocidade
. A alimentação de óxido de etileno é de
em concentração
. A água está em grande excesso (20 vezes a estequiométrica), logo podemos usar a cinética pseudo-primeira ordem com constante
já ajustada. Queremos conversão
. Vamos aplicar o balanço de massa em regime estacionário para CSTR.
Passo 2
Calculamos a vazão volumétrica
a partir de
Substituindo
Passo 3
No CSTR, o balanço de massa em estatério para reação de primeira ordem
dá
com
. Como
, obtemos
Cancelando
e usando
, segue
Passo 4
Calculamos o tempo de residência
:
Passo 5
O volume do CSTR é
Resposta
O volume necessário do CSTR é aproximadamente
.