A reação
ocorre em um reator de mistura perfeita (CSTR) de
, operando em regime estacionário. A alimentação entra no reator a uma vazão total de
com concentrações iniciais de A e B iguais a
. Sabendo que, na saída do reator, a conversão de A é de
e
e
, resolva:
a) Escreva a equação da taxa de reação.
b) Calcule as concentrações de A , B e R na saída.
c) Calcule a taxa de reação no estado estacionário.
d) Calcule as concentrações de
e R no equilíbrio químico.
a) Escreva a equação da taxa de reação.
b) Calcule as concentrações de A , B e R na saída.
c) Calcule a taxa de reação no estado estacionário.
d) Calcule as concentrações de
Passo 1
O enunciado descreve uma reação reversível
num CSTR de volume
, operando em regime estacionário com vazão de alimentação
. As concentrações de alimentação são
,
e a conversão de na saída é
.
Os parâmetros cinéticos são
(constante direta)
e
(constante inversa).
Precisamos:
a) escrever a lei de velocidade;
b) calcular ,
e
na saída;
c) calcular a taxa de reação no estado estacionário;
d) calcular as concentrações em equilíbrio químico (fechando o sistema).
e a conversão de
Os parâmetros cinéticos são
e
Precisamos:
a) escrever a lei de velocidade;
b) calcular
c) calcular a taxa de reação no estado estacionário;
d) calcular as concentrações em equilíbrio químico (fechando o sistema).
Passo 2
A lei de velocidade (volumétrica) para a reação reversível é dada por
onde
é a taxa líquida de formação de
(mol /
in); o termo
representa a velocidade de reação direta e
a velocidade inversa.
Passo 3
Como a conversão de
é
, temos na saída do CSTR
pela estequiometria
também
Passo 4
Substituindo na lei de velocidade, obtemos
Passo 5
No equilíbrio químico (sistema fechado, iniciando em
,
) define-se
Seja
o grau de reação em equilíbrio, então
A condição de equilíbrio é
Resolvendo em
(desprezando a raiz maior que
), encontra-se
Logo
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)