Uma reação de primeira ordem A B com coeficiente cinético k=0,23 min^-1 é realizada em um reator contínuo com vazão volumétrica total de alimentação constante igual a 10 dm^3 / min. Determine o volume de reator necessário para reduzir a concentração de A na corrente de saída para 10 % do seu valor na corrente de entrada para reator do tipo:
a) CSTR

Passo 1

O enunciado trata de uma reação de primeira ordem AtoB com constante cinética k=0,23 min^-1 em um reator CSTR (tanque agitado contínuo). A vazão volumétrica de alimentação é Q=10 dm^3/min. Queremos o volume V do CSTR que reduza a concentração de A na saída a 10% da concentração de entrada.

Passo 2

Escrevemos o balanço de massa em regime estacionário (acumulação zero) para A:
entrada - saída - consumo = 0 í
Ou seja,
Q,CA0 - Q,CA - k,CA,V = 0,
onde CA0 é a concentração de entrada e CA a de saída.

Passo 3

Isolando V na equação acima, obtemos
Q,(CA0-CA) = k,CA,V Longrightarrow V = Q,(CA0-CA)k,CA

Passo 4

Como queremos CA = 0,1,CA0, substituímos na fórmula:
V = 10,(CA0-0,1,CA0)0,23cdot(0,1,CA0) = 10cdot0,9,CA00,023,CA0 = 90,023 approx 391,3 dm^3

Resposta

O volume do CSTR necessário é aproximadamente 391,3 dm^3.

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