A reação
deve ser conduzida isotermicamente em um reator de escoamento contínuo. Calcule os volumes de ambos os reatores CSTR e PFR necessários para consumir
de A quando a vazão molar de entrada for de
, assumindo que a taxa da reação é dada por:
-r_{\mathrm{A}}=k C_{\mathrm{A}}{ }^{2}
-r_{\mathrm{A}}=k C_{\mathrm{A}}{ }^{2}
Passo 1
Beleza, olha o que a questão está pedindo: temos uma reação A → B num regime isotérmico, fluxo contínuo. Queremos consumir 99 % de A (X = 0,99) com vazão molar de entrada Fₐ₀ = 5 mol/h e taxa de reação de segunda ordem
, com k = 3 L/(mol·h).
Conteúdo: Engenharia de Reatores – balanço de massa para CSTR e PFR.
O que vamos precisar:
• Escrever o balanço de massa para cada tipo de reator
• Relacionar conversão X com concentração de saída
• Para achar , assumir que a vazão volumétrica é 1 L/h (assim
).
Conteúdo: Engenharia de Reatores – balanço de massa para CSTR e PFR.
O que vamos precisar:
• Escrever o balanço de massa para cada tipo de reator
• Relacionar conversão X com concentração de saída
• Para achar
Passo 2
CSTR (reator contínuo agitado)
- Balanço de massa no estado estacionário:
. - Fluxo de saída
. - Logo
. - Como
e na saída , temos - Substituindo
, , , :
Passo 3
PFR (reator pistonico)
- Para PFR usamos
,
ou em termos de conversão: - Substituindo
: - A integral
. - Logo
Resposta
V_CSTR ≃ 660 L
V_PFR ≃ 6,6 L
V_PFR ≃ 6,6 L