Seja a reação de craqueamento da acetona:
Cuja velocidade específica (
), para T em K , é dada por:
Deseja-se alimentar 8000 kg de acetona pura por hora a 1035 K e
em um reator tubular adiabático. Para obter
de conversão, negligenciando-se a queda de pressão, qual é o volume de reator necessário?
Dados:
Passo 1
O problema trata de uma reação gasosa de craqueamento em fase vapor
onde
. Alimentamos 8000 kg/h de A pura a
K e
atm em um reator tubular adiabático e queremos
.
Conteúdo: balanço de matéria num PFR não isotérmico (adiabático) de reação de primeira ordem, com taxa de Arrhenius e balanço de energia.
Conteúdo: balanço de matéria num PFR não isotérmico (adiabático) de reação de primeira ordem, com taxa
Passo 2
Escrevemos o balanço de matéria para PFR em termos de conversão
:
e como
, temos
Pela lei dos gases ideais,
Logo
Passo 3
Balanço de energia adiabático (sem troca de calor):
onde
(variação pequena de
).
Com ,kJ/mol, e tomando
,J/mo
,
Com
Para
,
Passo 4
Expressão de
:
Em
K:
Em
K:
Como
varia fortemente, usamos valor médio aproximado
Passo 5
Calcular
e vazão volumétrica
:
Para PFR de 1ª ordem isotérmico aproximado com
e
fixos:
Resposta
O volume necessário do reator tubular adiabático é aproximadamente