PV. 9 Um hidrocarboneto gasoso A, de alto peso molecular, é alimentado continuamente em um reator de mistura perfeita aquecido a alta temperatura, onde ele é craqueado termicamente (reação gasosa homogênea), resultando em materiais com menores pesos moleculares, coletivamente chamados de R. A estequiometria aproximada é dada por A -> 5R. Variando a taxa de alimentação, várias extensões do craqueamento são obtidas:
300
1000
3000
5000
(saída),
16
30
50
60
O volume de vazios internos do reator é
, na temperatura do reator, a concentração de alimentação é
. Encontre a equação da taxa que representa a equação de craqueamento.
|
300 | 1000 | 3000 | 5000 |
|
16 | 30 | 50 | 60 |
Passo 1
O enunciado trata de um reator de mistura perfeita (CSTR) em regime permanente, onde o hidrocarboneto gasoso
é convertido segundo a estequiometria aproximada
com taxa de reação homogênea do tipo
. Sabemos o volume do reator
, a concentração de alimentação
e medimos, para várias taxas molares de alimentação
, a concentração de saída
. Nosso objetivo é determinar
e
na expressão de taxa.
Passo 2
Escrevemos o balanço de massa para
num CSTR em regime permanente:
onde
é a vazão volumétrica. Como
, tem-se
Assumimos
, logo
Passo 3
Para cada par de dados
, calculamos
e tomamos logaritmos:
Os valores numéricos (em
) são:
Passo 4
Fazendo ajuste de mínimos quadrados em
, obtemos
Passo 5
Portanto, a lei de taxa de craqueamento é
sendo as unidades de
em
e
em
.