A reação reversível
ocorre em fase líquida em um reator contínuo. A taxa da reação direta é
e a taxa da reação reversa é
. Se a alimentação de
é composta apenas por A a
, qual o volume do PFR e CSTR necessários para se alcançar
de conversão de equilíbrio? (트)
OBS: Em todos os enunciados a seguir, os reatores não apresentam queda de pressão e a reação é conduzida isotermicamente.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão é de Cinética Química e Projeto de Reatores. Temos a reação reversível
num sistema líquido contínuo (alimentação de 100 L/s só com A a 2 mol/L). As velocidades são
Queremos saber qual o volume de um PFR e de um CSTR pra atingir 90 % da conversão de equilíbrio.
Pra resolver:
Pra resolver:
- Calcular conversão de equilíbrio
. - Definir conversão alvo
. - Projeto PFR:
. - Projeto CSTR:
.
Passo 2
Primeiro, vamos achar
. No equilíbrio igualamos
:
Como a estequiometria é 1:1:1 e a alimentação é
mol/L, em equilíbrio
Substituindo:
Isolando dá
Resolvendo numericamente, obtemos
Passo 3
Queremos 90 % desse valor:
Passo 4
Projeto do PFR. A vazão molar de
na alimentação é
A velocidade líquida de consumo de
em função de
é
Logo,
Fazendo a integração numérica (método de Simpson, por exemplo), achamos
então
Passo 5
Projeto do CSTR. A fórmula é
No ponto de saída
temos já calculado
Logo
Resposta
PFR: 374 L
CSTR: 145 L
CSTR: 145 L