Em regime permanente, deseja-se produzir
de
, pela reação estequiométrica entre
e H Cl ; o
é fornecido em pasta (na qual a água participa com
da massa do carbonato) e o H Cl ,
em solução a
, em massa. Antes de entrar em operação, o reator (que é muito bem agitado) contém 500 kg de solução de
, a
em massa; desde a entrada em operação até o regime permanente, a massa do conteúdo do reator permanece inalterada, devido à constante retirada da solução de
.
Dados de MM:
.
Pedem-se:
- a dedução da equação de (conc.
) = f(tempo de operação );
- a concentração da solução de
, com a operação em regime permanente;
- o esquema simplificado do reator, operando em regime permanente, com indicação das correntes de processo, seus componente e vazões.
em solução a
Pedem-se:
Passo 1
Resumindo: queremos produzir
,kg/h de
pela reação estequiométrica
usando uma pasta de
com
de água e uma solução de
a
. O reator é continuamente agitado e mantém sempre
,kg de solução, de modo que a vazão de retirada iguala a vazão de alimentação. Inicialmente havia
,kg de solução a
em
. Pedem: (
) equação de
; (
) concentração em regime permanente; (
) esquema simplificado com vazões e composições.
Passo 2
Calculemos as vazões de alimentação a partir da estequiometria para obter
,kg/h de
.
A massa molar de é
,kg/kmol, logo
A massa molar de
Isso consome a mesma quantidade molar de
, ou seja
,kmol/h, equivalente a
Como a pasta tem
de
, sua vazão é
Para
são necessários
,kmol/h, ou
no qual, sendo solução a
, a vazão é
Passo 3
Em regime permanente o balanço de massa total dá
essa massa sai dividida em solução líquida e C
gasoso. A produção de C
é
logo a vazão de saída de solução é
A concentração em massa de
no liquido é
Passo 4
Definamos
massa de
no reator em função do tempo. O balanço dinâmico é
com
,kg/h,
,kg/h e
,kg. Portanto
Essa é uma EDO linear cuja solução, dado
,kg, é
Como a concentração em massa é
, temos
Passo 5
Em
(regime permanente) o termo exponencial some e
Resposta
Expressão de concentração versus tempo:
Concentração em regime permanente:
Esquema simplificado em regime permanente: