Resolver os problemas
Problema 3
A reação reversível elementar (
), em fase líquida, é realizada em um reator CSTR mantido a temperatura constante de
. A alimentação consiste em uma mistura equimolar de A e B. A constante da reação direta é de
e a vazão molar de A na entrada do reator é de
.
a) Determine a conversão de equilíbrio;
b) Determine o volume do reator necessário para alcançar uma conversão de
.)
Problema 3
a) Determine a conversão de equilíbrio;
b) Determine o volume do reator necessário para alcançar uma conversão de
Passo 1
O enunciado descreve uma reação reversível elementar
num CSTR a
com alimentação equimolar de
e
. Os dados são: constante direta
, constante de equilíbrio
, concentração de alimentação
e vazão molar de
na entrada
.
Conteúdo: equilíbrio químico e balanço de matéria em CSTR. Vamos primeiro achar a conversão de equilíbrio e depois o volume para .
Conteúdo: equilíbrio químico e balanço de matéria em CSTR. Vamos primeiro achar a conversão de equilíbrio e depois o volume para
Passo 2
Em equilíbrio definimos a conversão
pela fração de
reagido, de modo que as concentrações no reator são
Para uma reação elementar reversível vale
Substituindo as expressões de concentração, obtemos
Passo 3
Substituindo
e
na equação
expandimos e rearranjamos:
Resolvendo a quadrática,
As duas raízes são
e
; a única fisicamente válida
é
Passo 4
Para projetar o CSTR usamos o balanço de matéria em regime estacionário para
:
onde a taxa líquida de consumo de
é
com
.
Passo 5
Para
temos
Logo
O numerador do balanço é
Portanto
Resposta
a)
(93,2 %)
b)
b)