A reação gasosa elementar
é conduzida a 5400 F e 3 atm. num reator tubular (PFR). A vazão da alimentação é
com 40 多 de
e
de
. A constante da reação é
e a constante de equí librio é 0,0055 mol/ft³. Para atingir
da conversão de equilibrio determine:
a) O volume, tempo espacial e velocidade especial do reator PFR.
b) O volume e tempo espacial de um CSTR operado nas mesmas condi ções
a) O volume, tempo espacial e velocidade especial do reator PFR.
b) O volume e tempo espacial de um CSTR operado nas mesmas condi ções
Passo 1
O enunciado trata de uma reação elementar reversível em fase gasosa
num reator tubular (PFR) e pede, para atingir
da conversão de equilíbrio, o volume, o tempo-espaço e a velocidade especial do PFR, além do volume e tempo-espaço de um CSTR nas mesmas condições.
Conteúdo necessário:
– Cálculo da conversão de equilíbrio a partir de .
– Balanço em PFR:
Conteúdo necessário:
– Cálculo da conversão de equilíbrio a partir de
– Balanço em PFR:
– Balanço em CSTR:
– Relação fluxo volumétrico variável em função de
para gases ideais a
e
constantes.
Passo 2
Cálculo da conversão de equilíbrio
.
Dados numéricos iniciais:
,bmol/h,
,bmol/h,
,bmol/h,
.
Em equilíbrio vale
Dados numéricos iniciais:
Em equilíbrio vale
Como
chegamos à equação em
Usando
,bmol/f
e resolvendo numericamente, obtém-se
O alvo é
(
).
Passo 3
Expressões para as concentrações e o termo de taxa.
A vazão total é
A vazão total é
Concentrações instantâneas:
Taxa líquida de consumo de
(bmol/(f
h)):
com
,
,
e
.
Passo 4
Dimensionamento do PFR.
Fazendo a integração numérica (Simpson ou trapézio) de
a
obtém-se
O fluxo volumétrico de alimentação é
Portanto o tempo-espaço é
e a velocidade especial
Passo 5
Dimensionamento do CSTR.
Para calcula-se no ponto de operação
Para
e daí
O volume do CSTR é
O tempo-espaço do CSTR é
Resposta
PFR:
CSTR: