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.
c) -rA=k CA ^2, com k=3 dm^3 /(molh)

Passo 1

O enunciado trata do dimensionamento de reatores contínuos (CSTR e PFR) para a reação isotérmica AtoB de segunda ordem, com taxa de consumo
-,rA = k,CA^2, k = 3;dm^3/(mol;h)
A alimentação tem vazão molar FA0=5;mol/h e vazão volumétrica v0=10;dm^3/h. Queremos conversão de 99%, isto é, CA=;0,01,CA0. Usaremos as equações de design:
– Para CSTR:
Vrm CSTR=FA0,l(CA0-CAr)-,rAl(CAr),
– Para PFR:
Vrm PFR=FA0,integralCA0^CAdCA-,rA(CA)

Passo 2

Calculamos a concentração inicial e final de A.
A concentração inicial é
CA0=FA0v0=5;mol/h10;dm^3/h=0,5;mol/dm^3,
e a concentração no produto para 99% de conversão é
CA=0,01,CA0=0,01times0,5=0,005;mol/dm^3

Passo 3

Dimensionamento do CSTR. Em regime estacionário vale
Vrm CSTR =FA0,l(CA0-CAr)k,CA^2 =5;l(0,5-0,005r)3times(0,005)^2
Calculando:
0,5-0,005=0,495, (0,005)^2=2,5times10^-5,
Vrm CSTR =5times0,4953times2,5times10^-5 =2,4757,5times10^-5 =33,000;dm^3

Passo 4

Dimensionamento do PFR. Temos
Vrm PFR =FA0integralCA0^CAdCAk,CA^2 =FA0kl[,-,1CAr]0,5^0,005
Logo
Vrm PFR =53l(10,005-10,5r) =53(200-2) =5times1983 =330;dm^3

Resposta

Volume CSTR: Vrm CSTR=33,000;dm^3.
Volume PFR: Vrm PFR=330;dm^3.

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