(
pontos) Você é um engenheiro de projetos da Chemical Word Corp e tem pela frente a missão de escolher o tipo de reator indicado para a formação de um determinado produto P. Uma série de informações da reação e do reator é apresentada abaixo:
A) Parâmetros da Reação:
A1) Reação Química:
A2) Constante de Velocidade:
a
.
A3) Energia de ativação
A4) A reação é de primeira ordem em relação A
A4) A reação ocorre em fase gasosa a
e 5 atm .
B) Parâmetros Gerais
B1) Vazão volumétrica da alimentação:
B2) Composição em mols da corrente de alimentação: 20% de A, 50% de B e 30% de inerte.
B3) Conversão desejada é de
de A.
Pergunta-se:
A) O volume do reator pistonado para processar a referida reação a
B) O volume do reator de mistura perfeita para processar a referida reação a
C) Qual reator você escolheria para o processo em questão? Justifique.
A1) Reação Química:
A2) Constante de Velocidade:
A3) Energia de ativação
A4) A reação é de primeira ordem em relação A
A4) A reação ocorre em fase gasosa a
B) Parâmetros Gerais
B1) Vazão volumétrica da alimentação:
B2) Composição em mols da corrente de alimentação: 20% de A, 50% de B e 30% de inerte.
B3) Conversão desejada é de
Pergunta-se:
A) O volume do reator pistonado para processar a referida reação a
B) O volume do reator de mistura perfeita para processar a referida reação a
C) Qual reator você escolheria para o processo em questão? Justifique.
Passo 1
O enunciado pede o volume de um reator pistonado (PFR) e de um reator de mistura perfeita (CSTR) para a reação gasosa
de ordem
em
com constante de velocidade
a
energia de ativação
temperatura de operação
pressão
vazão volumétrica de alimentação
composição molar da alimentação
e conversão desejada
Vamos usar:
– Arrhenius para obter a
– Equação de projeto de PFR:
– Arrhenius para obter
– Equação de projeto de PFR:
– Equação de projeto de CSTR:
Passo 2
Calcular
a
via Arrhenius:
com
Calcula-se
Calcula-se
Passo 3
Determinar
e
. Em fase gasosa ideal à
e
:
Para PFR,
Passo 4
Para CSTR, a concentração de
na saída é .
Logo
Logo
Passo 5
Comparando
,L e
,L, o PFR exige muito menos volume para atingir
de conversão numa reação de primeira ordem. Além disso, o perfil de concentração num PFR tira maior proveito da alta velocidade no início da reação. Portanto, escolheria o reator pistonado (PFR).
Resposta
A)
B)
C) Escolheria o PFR, pois seu volume é muito menor e ele aproveita melhor a alta taxa de reação nas regiões de maior concentração.
B)
C) Escolheria o PFR, pois seu volume é muito menor e ele aproveita melhor a alta taxa de reação nas regiões de maior concentração.