Um reator contínuo opera com uma reação gasosa irreversível do tipo:
. A reação ocorre a temperatura e pressão constantes. A vazão molar de entrada de A é de
e de B é de
. A constante cinética é
. A conversão desejada de A é de
.
a) Sabendo que a reação é elementar, deduza a equação da taxa de reação.
b) Calcule o fator de variação de volume.
c) Escreva as expressões de
em função da conversão
.
d) Deduzir a equação da taxa em função da conversão e vazão volumétrica de entrada.
a) Sabendo que a reação é elementar, deduza a equação da taxa de reação.
b) Calcule o fator de variação de volume.
c) Escreva as expressões de
d) Deduzir a equação da taxa em função da conversão e vazão volumétrica de entrada.
Passo 1
O enunciado trata de um reator contínuo isotérmico e isobárico em que ocorre a reação gasosa elementar irreversível
com vazões molares de entrada
,mol/min e
,mol/min, constante cinética
,
mo
mi
e conversão desejada de
,
. Vamos precisar de balanço de material, variação de volume para gases ideais e cinética elementar para formular as taxas e concentrações em função de
.
Passo 2
Como a reação é elementar, a lei de velocidade segue diretamente as estequiometrias moleculares. A velocidade volumétrica de consumo de
é
onde
tem sinal negativo pois é consumido.
Passo 3
Para gases ideais a vazão volumétrica varia com o número total de mols. A variação de mols por reação é
Define-se o fator de variação de volume
logo a vazão volumétrica no reator é
Passo 4
Fazendo balanço material diferencial para cada espécie e dividindo por
, obtemos as concentrações em função de
. As vazões molares internas são
Como
, e usando
, resulta
Passo 5
Introduzindo as vazões numéricas
e
, os resultados específicos ficam
Passo 6
Substituindo
e
na expressão de taxa elementar, obtemos
Colocando tudo sobre o mesmo denominador,
Resposta
a)
b)
c)
d)
b)
c)
d)