Você tem dois reatores de volumes iguais, um CSTR e um PFR. A reação é de segunda ordem
,irreversível e é realizada de forma isotérmica. Você pode ordenar os reatores de tr~es formas diferentes:
- Reatores em série: CSTR seguido por PFR;
- Reatores em série: PFR seguido por CSTR;
- Reatores em paralelo com metade da alimentação entrando em cada reator e com a mistura das correntes de saída.
a) Se possível, determine em qual sistema a conversão será maior.
b) Se possível, determine em qual sistema a conversão será menor.
a) Se possível, determine em qual sistema a conversão será maior.
b) Se possível, determine em qual sistema a conversão será menor.
Passo 1
O enunciado pede para comparar a conversão de um sistema com dois reatores de mesmo volume
(um CSTR e um PFR) sob reação de segunda ordem irreversível, isotérmica, com taxa
Definimos o tempo espacial
e o número de Damk"ohler
Para um único reator:
— No PFR, a conversão é
— No PFR, a conversão é
— No CSTR, a conversão obedece
cuja solução física é
Passo 2
Sistema
: CSTR (vol
)
PFR (vol
).
. No primeiro reator (CSTR de Da), a conversão é
Passo 3
Sistema
: PFR (vol
)
CSTR (vol
).
. No primeiro reator (PFR de Da),
Passo 4
Sistema
: paralelos CSTR e PFR (cada ramo com vol
e vazão
).
. Em cada ramo o tempo espacial é
, logo
.
. No ramo CSTR,
e no ramo PFR,
Passo 5
Para qualquer valor de
pode-se mostrar (por exemplo testando numericamente) que
Isso faz sentido fisicamente: primeiro usar o PFR (máxima eficiência em altas concentrações) e depois o CSTR dá maior conversão, e a configuração em paralelo é a menos eficiente.
Resposta
a) Máxima conversão: sistema
(PFR seguido de CSTR).
b) Mínima conversão: sistema (reactores em paralelo).
b) Mínima conversão: sistema