A reação A 2 R ocorre em fase líquida em um PFR. A alimentação possui 10 mol A / min com concentração de 2 mol A / L. Para um reator de 90 litros encontre a conversão admitindo k=2.10^-2 min^-1.

Passo 1

Beleza, vamos por partes. O enunciado diz que a reação é A → 2R em fase líquida num PFR. A alimentação tem fluxo molar de mol/min e concentração inicial mol/L. O reator tem volume L e a constante cinética é min⁻¹.
Conteúdo: projeto de reator contínuo de fluxo pistão (PFR) para reação de primeira ordem. Para resolver a conversão, vamos precisar da equação de projeto do PFR e da definição de conversão.

Passo 2

Teoria na prática:
  1. Em PFR, a equação de balanço molar no estado estacionário para o reagente A é
dFAdV=rA
onde X=FA0-FAFA0 Longrightarrow FA=FA0(1-X) é o fluxo molar de A e dFA = FA0,d(1-X) = -FA0,dX Longrightarrow dXdV = k,CAFA0 = k,CA0(1-X)FA0 é a taxa de consumo de A por volume, integral0^XdX1-X = integral0^V k,CA0FA0,dV ;Longrightarrow; -ln(1-X) = k,CA0FA0,V .
2) A conversão é a fração de A consumida:
  1. A concentração no reator varia como .
  2. Substituindo em e trocando de variável para :
  1. Integrando de a e de a :

Passo 3

Agora é só meter os valores:
  1. Primeiro, a vazão volumétrica X = 1 - e^-ktau do fluido é X = 1 - e^-(2times10^-2)cdot18 = 1 - e^-0.36 L/min.
  2. O tempo de residência no reator é min.
  3. A fórmula simplificada de conversão para reação de primeira ordem em PFR é
  1. Substitui aí min⁻¹ e min:

Resposta

X = 1 - e^-0.36 approx 0,3023
Ou seja, a conversão é de aproximadamente 30,2 %.

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