A Atividade Resolução de Exercício
Por: wesleyzany • 24/1/2024 • Trabalho acadêmico • 1.431 Palavras (6 Páginas) • 51 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS – UFAM
INSTITUTO DE CIENCIAS E TECNOLOGIA – ICET
QUIMICA INDUSTRIAL – CINETICA E CALCULO DE REATORES
DOCENTE: Dr. ALEX MARTINS
DISCENTE: WESLEY ZANY
BALANÇO MOLAR
Atividade 2 - Resolução de exercício
1. Que suposições foram feitas da dedução da equação dos reatores a seguir:
a) Reator em batelada?
Um reator em batelada não tem entrada nem saída de reagente enquanto a reação está ocorrendo, ou seja, a vazão de entrada e a de saída é igual a zero ( Fjo= Fj=0).
[pic 1][pic 2]
[pic 3]
- Reatores em Batelada não admitem entrada nem saída de reagentes/produtos.
[pic 4]
[pic 5]
- Para reagente ‘A’.
[pic 6]
- Admitindo NA=NAO(1 - xA)[pic 7]
[pic 8]
[pic 9]
[pic 10]
[pic 11]
[pic 12]
- Admitindo volume constante ao longo de toda reação:
[pic 13]
Logo temos:
[pic 14]
- Rearranjando e integrando:
[pic 15]
[pic 16]
[pic 17]
b) Reator CSTR?
Um reator CSTR é normalmente operado em estado estacionário e é considerado como sendo de mistura perfeita, ou seja, a temperatura, a concentração, a velocidade ou a vazão dentro do reator CSTR não depende do tempo ou da composição, e cada variável é a mesma em cada ponto do reator.
Estado estacionário – (acumulo = 0)
Tanque bem misturado – (Gj = rj x V)
[pic 18]
- Reatores CSTR não têm acúmulos.
[pic 19]
[pic 20]
- Para reação ‘A’.
[pic 21]
[pic 22]
- Admitindo FA=FAO.(1 – xA)
[pic 23]
[pic 24]
[pic 25][pic 26]
[pic 27]
[pic 28]
- Como CAO = FAO/Vo , dessa forma FAO = CAO.Vo
Logo temos: (ão)
[pic 29]
[pic 30]
- Rearranjando: [pic 31]
[pic 32]
c) Reator PFR.
Para um reator PFR é considerado que dentro do reator o volume possui uma mistura perfeita, a velocidade é uniforme em todos os pontos e o fluxo é continuo dentro do reator, além de operar es estado estacionário (Acumulo = 0).
[pic 33]
[pic 34]
- Reatores PFR não têm acúmulo.
[pic 35]
[pic 36]
- Para reagentes ‘A’ no volume dV.
[pic 37]
[pic 38]
[pic 39]
- Admitindo FA=FAO.(1 – xA)
[pic 40]
[pic 41]
[pic 42]
[pic 43]
[pic 44]
[pic 45]
[pic 46]
- Como FAO = CAO. [pic 47]
[pic 48]
- Rearranjando. [pic 49]
[pic 50]
d) Reator PBR.
Assim como para o PFR, o reator PBR é considerado como não tendo gradientes radiais de concentração, temperatura o de velocidade de reação ( as condições de um reator PFR são as mesmas para um reator PBR), de modo a efetuar a dedução da equação trocando a coordenada volume pela coordenada massa de catalisador, w.
[pic 51]
[pic 52]
[pic 53]
[pic 54]
[pic 55]
- Tornando em derivada.
[pic 56]
[pic 57]
[pic 58]
2. Considere a reação de isomerização em fase líquida abaixo:
Cis-2-buteno trans-2-buteno
que simbolicamente escrevemos: (A B)
A reação é de primeira ordem, ou seja, -rA = kCA, e velocidade específica da reação de 0,23min-1
a) Calcule o volume do reator tubular (PFR) para reduzir a concentração existente em 30% da
concentração de entrada, quando a vazão volumétrica foi igual a 5 dm3/min.
b) Calcule o volume do reator CSTR para reduzir a concentração existente em 20% da concentração
de entrada, quando a vazão volumétrica foi igual a 5 dm3/min .
c) Calcule o tempo necessário para reduzir o número de mols de A para 1% de seu valor inicial em reator batelada com volume constante.
- Para um reator PFR
ṿ = 5dm3/min = 5L/min
k = 0,23min-1
xA = 30% = 0,3
- Reator PFR
[pic 59]
- Velocidade da reação - 1ª ordem
- rA = k.CA
- Fase líquida 🡪 volume constante:
CA = CAo.(1 - xA)
- Aplicando as equações.
[pic 60]
[pic 61]
[pic 62]
[pic 63]
[pic 64]
Obs: V=7,8, esse valor corresponde a 30% do valor total do reator, assim o valor do reator Vr é:
[pic 66][pic 65]
- Para reator CSTR
k = 0,23min-1
xA = 20% = 0,2
V0 = 5 dm3/min
V = V0
-rA = xCA
CA = 0,2CA0
...