A reação irreversível, não elementar em fase gasosa
realizada de forma isotérmica em um reator com pressão constante. A alimentação é realizada a temperatura de
, a pressão de 1013 kPa e sua composição é
de A e
de B. A tabela abaixo apresenta resultados experimentais determinados sob condições idênticas (observe que a
):
X | -rA(mol /(dm3 s)) |
---|---|
0 | ×103 |
0,2 | 0,010 |
0,4 | 0,005 |
0,6 | 0,002 |
(a) Estime o volume de um PFR para alcançar 30% de conversão de A para uma vazão volumétrica de entrada de
:
(b) Estime o volume de um CSTR requerido para levar a corrente de saída do PFR (item a) até a conversão de 50% (com base em A alimentado ao PFR):
(c) Qual é o volume total dos dois reatores?
(d) Qual é o volume de um único PFR para alcançar e para
?
(e) Qual é o volume de um único CSTR para alcançar ?
(f) Qual é o volume de um segundo CSTR para elevar X de para
?
(g) Faça um gráfico de ( ) e de X em função do volume do PFR.
(b) Estime o volume de um CSTR requerido para levar a corrente de saída do PFR (item a) até a conversão de 50% (com base em A alimentado ao PFR):
(c) Qual é o volume total dos dois reatores?
(d) Qual é o volume de um único PFR para alcançar
(e) Qual é o volume de um único CSTR para alcançar
(f) Qual é o volume de um segundo CSTR para elevar X de
(g) Faça um gráfico de (
Passo 1
Resumindo: temos a reação irreversível gasosa
isotérmica e à pressão constante. A alimentação (
C,
kPa) tem frações molares
,
e vazão volumétrica
. Foram medidos experimentalmente os valores de
(em mo
m
s
) em função da conversão
:
Para PFR usamos
e para CSTR
Passo 2
Convertendo a vazão para dm
/s:
Passo 3
(a) Volume de PFR para
usando regra trapezoidal em dois intervalos:
Intervalo
:
vai de
a
, média
.
Intervalo
: interpolamos
, média
.
Total
.
Passo 4
(b) Volume do CSTR para elevar de
a
.
Interpolando entre
e
:
.
Interpolando
Passo 5
(c) Volume total dos dois reatores:
Passo 6
(d) Volume de um único PFR para
: estendemos a integral até
.
Dois intervalos extras:
: média
,
: média
,
Somando com
de
dá
Para
não há dado experimental além de
, logo não é possível estimar sem extrapolação de
.
Passo 7
(e) Volume de um único CSTR para
(alimentado em
):
Passo 8
(f) Volume de um segundo CSTR para elevar de
a
:
,
Passo 9
(g) Para o gráfico de
e
vs.
no PFR, tabulamos pontos:
Em seguida traça-se em um sistema com eixo horizontal
e eixo vertical
ou
.
Resposta
(a)
(b)
(c)
(d) PFR para :
; para
: não há dados para estimar.
(e) CSTR para :
(f) º CSTR de
:
(g) Gráfico de e
vs.
conforme a tabela acima.
(b)
(c)
(d) PFR para
(e) CSTR para
(f)
(g) Gráfico de