Resolver os problemas
Problema 2
A reação elementar,
, ocorre em fase líquida e é realizada em um reator CSTR de 1000 L . A temperatura do reator deve ser mantida em
. A vazão volumétrica na entrada do reator é de
, a vazão molar de A na entrada do reator é de
e a vazão molar de
na entrada do reator é de
. A constante da velocidade na temperatura de
é igual a
e a energia de ativação da reação é de
. Determine a conversão na saída do reator.
Problema 2
Passo 1
O enunciado descreve a reação elementar
em fase líquida num CSTR de
L, com vazão volumétrica de entrada
L/min, vazões molares de entrada
mol/min e
mol/min, operando a
. Pede-se a conversão
na saída. Vamos empregar o balanço em regime estacionário para CSTR e ajustar a constante de velocidade à temperatura via Lei de Arrhenius.
Passo 2
A constante de velocidade na temperatura de referência (
K) é
Para
K, a Lei de Arrhenius dá
onde
J/mol e
J/(mol K). Numericamente,
Passo 3
As concentrações de entrada são
Na saída do reator,
Passo 4
O balanço de matéria de
no CSTR em regime estacionário é
como
e
, resulta
Passo 5
Substituindo valores numéricos:
Simplificando,
Passo 6
Resolvendo a equação quadrática
obtêm-se
e
(não física). Assim,
a conversão física é .
a conversão física é
Resposta
A conversão na saída do reator é aproximadamente
(ou 88 %).