A reação
A B
deve ser conduzida isotermicamente em um reator de escoamento contínuo. Calcule os volumes de ambos os reatores, CSTR e PFR, necessários para consumir 99,0% de A, quando a alimentação for de 5,0 mol h^-1 e 10,0 L h^-1, assumindo que a velocidade específica de reação é de:
0,0001 s^-1

Passo 1

O enunciado trata da reação em fase líquida
A B
com cinética de primeira ordem e constante de velocidade específica k = 0,0001 s^-1, operada isotermicamente e em regime permanente num reator de escoamento contínuo. A alimentação contêm 5,0 mol/h de A a uma vazão volumétrica de 10,0 L/h, e queremos atingir 99,0% de conversão ( X=0,990). Vamos usar as equações de projeto de CSTR e de PFR para cinética de primeira ordem.

Passo 2

Convertendo para hora e calculando a concentração inicial:

Passo 3

Para o CSTR de ordem 1 vale
X = k,tau1 + k,tau Rightarrow tau = Xk,(1-X) com;tau = Vq
Logo
VCSTR = q,Xk,(1-X)
Substituindo q=10,0 L/h, X=0,990, k=0,36 h^-1 e (1-X)=0,010:
VCSTR = 10,0 times 0,9900,36 times 0,010 = 9,900,0036 approx 2750 L

Passo 4

Para o PFR de ordem 1 aplica-se
V = FA0integral0^XdX-rA com;-rA = k,CA = k,CA0(1-X)
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VPFR = FA0k,CA0 l[-ln(1-X)r] = qk,ln!l(11-Xr)
Substituindo q=10,0 L/h, k=0,36 h^-1 e (1-X)=0,010:
VPFR = 10,00,36ln!l(100r) approx 27,78 times 4,605 approx 128 L

Resposta

VCSTR approx 2750 L
VPFR approx 128 L

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