O Cálculo de Reatores

1° Lista de exercícios – Cálculo de reatores

Prof. Luiz Claudio

1) Um reator CSTR de 1,5 L é alimentado com reagentes A e B (CA0 = 0,1 mol/L e CB0 = 0,01 mol/L) com vazão de 1L/min. Determine as velocidades de consumo e formação dos produtos se na saída do reator as concentrações são CA = 0,02 mol/L, CB = 0,03 mol/L, CC = 0,04 mol/L.

R: rA = - 0,053 mol/L.min; rB = + 0,013 mol/L.min; rC = + 0,027 mol/L.min.

2) Calcular o perfil de concentração do reagente A ao longo de um reator plug flow de 10 m de comprimento e 5 cm de diâmetro e a conversão final, sabendo que funciona isotermicamente a 250°C. A reação é A → B, em fase gasosa, com (-rA) = 0,1 PA mol/L.min (PA é a pressão parcial em atm). A concentração na entrada do reator é 1 mol/L e a vazão 100L/min. Plotar também o gráfico CA x L.

R: CA= exp(-L/118,97)    L é o comprimento em dm; XA=57%

3) O butadieno reage com etileno em fase gasosa em temperaturas elevadas segundo a reação de Diels-Alder num reator tubular. Se a alimentação for feita a 450°C e pressão de 1 atm em base equimolecular, calcule o tempo de residência médio para uma conversão de 10% em processo isotérmico. Dado: k = 107,5exp(-275x103/RT) dm3.s/mol.

R: τ = 80,19 s ( tempo espacial é o tempo necessário para processar um volume de reator = V/υ).

4) Determine o volume de um reator de mistura onde se realiza a reação B + M → C, em condições isotérmicas, e em que se atinge um grau de conversão de 40% de B. A vazão de alimentação é constituída por B puro e vale 0,5 L/s (CB0 = 96,5 mol/m3), k = 0,00115 L/mol.s, e a concentração de M é mantida constante com valor 6,6 mol/m3.

R: 43,9 m3

5) A uréia é produzida na forma de solução aquosa concentrada com uma composição de 20 mol/L. O produto obtido é então solidificado e posteriormente embalado e vendido como fertilizante. Contudo, a uréia na forma aquosa condensa, formando a diuréia:

2 NH2CONH2 → NH2CONHCONH2 + NH3

Qual o tempo permissível no retardamento da transformação da uréia líquida em produto sólido a 80°C, de modo a que a quantidade de diuréia seja inferior a 3%? Sabe-se que a cte de velocidade da reação de condensação é de 2,38x10-5 L/mol.h e que a reação é realizada num BSTR de volume cte.

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