A reação em fase gasosa
(constante de equilibrio igual a 2 ) é conduzida isotermicamente a 422 K . A alimentação é composta por
de A e
de inerte, a uma pressão de 10 atm e vazão de
. Os dados de velocidade da reação são apresentados na Tabela abaixo:
Table 1: Tabela 1 - Dados da reação\captionsetup{labelformat=empty}
X
(conversão)
0
0,1
0,2
0,5
0,6
0,7
0,8
0,5
0,37
0,28
0,20
0,12
0,08
0,05
Nestas condições determine:
O volume do reator CSTR?
Table 1: Tabela 1 - Dados da reação
\captionsetup{labelformat=empty}
|
0 | 0,1 | 0,2 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | ||
|
|
0,5 | 0,37 | 0,28 | 0,20 | 0,12 | 0,08 | 0,05 |
O volume do reator CSTR?
Passo 1
O enunciado descreve a reação gasosa reversível
operando isotermicamente a 422 K, com constante de equilíbrio
. A alimentação é
de A e
de inerte, à pressão de 10 atm e vazão volumétrica de 2070 L/h. Queremos projetar um CSTR para levar A até o equilíbrio. A equação de balanço para um CSTR é
onde
é a conversão no ponto de saída e
é a velocidade líquida da reação no estado estacionário de saída.
Passo 2
Determinar a conversão de equilíbrio
. Como não há B na alimentação, em regime estacionário
Mas
e
, de modo que
Passo 3
Calcular a vazão molar de A na alimentação,
. A vazão molar total é
Convertendo para
e tomando
de A:
Passo 4
Na conversão de equilíbrio
a velocidade líquida de reação é zero:
Isso decorre do fato de, em equilíbrio, as velocidades direta e inversa se igualarem.
Passo 5
Substituindo na equação de projeto do CSTR:
Como o denominador zera, o volume necessário diverge.
Resposta
Não existe volume finito de CSTR que leve a reação até a conversão de equilíbrio
; logo,
.