P2-4 A
O tempo espacial requerido para atingir uma conversão di \therefore 0 \% em um CSTR é de 5 h . A vazão volumétrica de entrada e a concentração do reagente A são de 1 \mathrm{dm}^{3} / \mathrm{min} e 2,5 molar, respectivamente. Se possível, determine (1) a velocidade de reação, -r_{\mathrm{A}}= (2) o volume do reator, V= (3) a concentração de saída de \mathrm{A}, C_{\mathrm{A}}= , e (4) o tempo espacial do PFR, para uma conversão de 80 \%.

Passo 1

Para projetar um CSTR de reação de primeira ordem precisamos da conversão X, do tempo espacial \tau, da vazão volumétrica q e da concentração de alimentação C_{A0}. Com esses dados determinamos a constante cinética k pela relação do CSTR para 1ª ordem:
\tau = \frac{X}{k\,(1 - X)}.
O enunciado nos dá \tau = 5 h, q = 1 d m^{3}/min e C_{A0}=2{,}5 mol/d m^{3}, mas não informa o valor da conversão X alcançada no CSTR.

Passo 2

Sem sabermos a conversão X no CSTR não podemos:
  • Calcular k a partir de \tau (pois \tau = X/[\,k(1 - X)\,] exige X).
  • Obter a velocidade de reação -r_A = k\,C_{A} (pois C_A = C_{A0}(1 - X)).
  • Determinar o volume V = \tau\,q.
  • Projetar o PFR para outra conversão (a relação \tau_\text{PFR} = -(1/k)\ln(1 - X) exige k).

Resposta

Não é possível resolver o problema pois o valor da conversão no CSTR não foi fornecido no enunciado.

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