A reação A B é realizada isotermicamente em um reator contínuo. Calcule os volumes dos reatores CSTR e PFR necessários para consumir 99 % de A(CA=0,01 CA 0 ) quando a vazão molar de alimentação é 5 mol / h, assumindo que a velocidade de reação
-rA é: A vazão volumétrica de alimentação é 10 dm^3 / h.
a) -rA=k, com k=0,05 mol /(h dm^3)

Passo 1

O enunciado trata do dimensionamento de reatores contínuos (CSTR e PFR) para a reação isotérmica AtoB com cinética de ordem zero, isto é,
-rA = k = 0,05;molh,dm^3
A alimentação é de 5, mol/h em 10, dm^3/h, e queremos 99% de conversão ( X=0,99). Vamos usar balanços de material para cada tipo de reator.

Passo 2

Calculamos a concentração inicial de A:
CA0 = FA0v0 = 5;mol/h10;dm^3/h = 0,5;mol/dm^3
Para X=0,99, a vazão molar reagida é FA0X = 5cdot 0,99 = 4,95, mol/h.

Passo 3

Para o CSTR o balanço de A em regime permanente é
FA0 - FA = -rA,Vrm CSTR
Como FA0-FA = FA0X e -rA=k,
Vrm CSTR = FA0Xk = 5cdot0,990,05 = 99;dm^3

Passo 4

Para o PFR usamos
-dFA = rA,dV,
ou seja FA0,dX = k,dV. Integrando de 0 a X:
Vrm PFR = FA0kintegral0^XdX = FA0Xk = 5cdot0,990,05 = 99;dm^3

Resposta

VCSTR =99 d m^3 VPFR =99 d m^3

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