O processo de produção de um polímero ( P ) a ser utilizado como biomaterial pode ocorrer por rota microbiológica. Esse processo é conduzido em um reator de mistura perfeita (CSTR) em fase aquosa, utilizando um resíduo agroindustrial rico em glicose (A) como substrato. A equação que representa essa reação é A P.
A vazão volumétrica de entrada e saída do reator é de 25 L min^-1 com uma concentração inicial de glicose de 1 mol L^-1. Considere a cinética da reação de primeira ordem com a constante cinética igual a 0,2 min^-1. Com base nas informações apresentadas, assinale a opção que apresenta o volume necessário do reator (em litros) para obter 95% de conversão de glicose.

Passo 1

Beleza, aqui a gente tem um reator CSTR (mistura perfeita) que está transformando glicose (A) em polímero § seguindo cinética de primeira ordem.
Dados principais:
• Vazão volumétrica de entrada/saída
• Concentração de alimentação
• Constante cinética
• Conversão desejada (95%)
Matéria: balanço de massa em estado estacionário para reator CSTR e cinética de primeira ordem. Vamos precisar do balanço e da expressão de conversão para CSTR.

Passo 2

No regime estacionário, o balanço de massa para o reagente A em CSTR é:
F0l(CA0-CAr);-;k,V,CA;=;0
Aqui, X ;=; 1 - CACA0 é a concentração de A na saída. A conversão é
F0,CA0 - F0,CA = kV,CA Rightarrow CAl(F0 + kVr)=F0,CA0 Rightarrow CA = F0,CA0F0 + kV
Da equação de balanço isolamos X = 1 - CACA0 = 1 - F0F0 + kV = kVF0 + kV :
Logo, a conversão vira

Passo 3

Isolando o volume X = kVF0 + kV Rightarrow Xl(F0 + kVr) = kV Rightarrow X,F0 + X,kV = kV em função de Rightarrow X,F0 = kVl(1 - Xr) Rightarrow V = F0k,X1 - X :

Passo 4

Só colocar os números:
V = 25 L/min0,2 min^-1,0,951 - 0,95 = 125,times 0,950,05 = 125 times 19 = 2375 L

Resposta

O volume necessário do reator é de 2375 L.

Exercícios relacionados