A reação elementar em fase gasosa a seguir é conduzida em um PFR (reator tubular) a
e
atm. A queda de pressão pode ser desprezada.
Os reagentes são alimentados numa vazão total de
de forma equimolar. Expresse as Leis de Velocidade para cada componente da reação em função da conversão
[
.
Os reagentes são alimentados numa vazão total de
Passo 1
Beleza! Temos uma reação elementar em fase gasosa ocorrendo num reator tubular (PFR) a 427 °C e 28,7 atm, sem variação de pressão.
A reação é
A reação é
e os reagentes entram de forma equimolar num fluxo volumétrico
.
O conteúdo da matéria é Lei de Velocidade de reações elementares e como expressar concentrações em função da conversão .
Para resolver precisamos:
O conteúdo da matéria é Lei de Velocidade de reações elementares e como expressar concentrações em função da conversão
Para resolver precisamos:
- Saber que, por ser elementar, a velocidade global é
. - Relacionar
e com a conversão . - Usar as estequiometrias para obter a velocidade de cada componente.
Passo 2
Escrevendo a Lei de Velocidade “geral” (reação elementar):
onde
é a velocidade da reação (positive para o avanço) e
.
Passo 3
Agora vamos achar
e
em função de
.
- Definição de conversão de
:
- Como entra equimolar, a concentração inicial de A e B no reator é igual:
- A cada fração
de A consumida, a concentração de A cai para
- Pela estequiometria, quando
mol de A reagem, mol de B reagem. Logo a fração de B consumida, em função de , é
Então
Passo 4
Substituindo
e
em
:
Passo 5
Por fim, para cada componente usamos a relação estequiométrica com
:
- Consumo de
: . - Consumo de
: . - Produção de
: . - Produção de
: .
Resposta
Usando
como acima, temos
Logo:
E esse
já está todo em função de
.