Engenharia Química - Lista de Exercícios sobre Reatores e Tratamento de Efluentes

Questão 1 30 pontos Uma indústria deve investir em uma unidade de tratamento do seu efluente líquido para atender a legislação ambiental O efluente consiste de água contaminada com um poluente A dissolvido na vazão de 100 Lmin e concentração de 1 gL Segundo a legislação ambiental a concentração do poluente A na corrente de saída não deve ultrapassar 01 gL A empresa planeja investir em um ou mais tanquespix separação coesiva providos de agitador para homogeneizar o líquido tratado O valor do investimento em cada tanque I em dólares varia com o volume V em litros conforme a seguinte expressão empírica I10 V10055 Sabese que um tanque com volume de 5000 L custa 10 mil dólares Calcule a alternativa com menor custo de investimento I entre as seguintes a Se a empresa comprar um tanque reator apenas para processar o efluente b Se a empresa comprar dois tanques de volumes iguais conectados em série conforme o diagrama O poluente se degrada segundo a reação A Produtos com a lei de velocidade de reação dada por r 01 CA em g de AminL Admitir densidade constante do efluente 1000 gL Questão 2 40 pontos Um reator em batelada é utilizado para uma reação de ordem 1 A B em fase líquida exotérmica A temperatura do reator é controlada pela adição de uma corrente de líquido refrigerante inerte C cuja vazão vena ao longo do tempo para manter a temperatura constante a Montar o balanço de massa do reator obtendo expressões para as concentrações de A B e C ao longo do tempo b Montar o balanço de energia do reator e calcular os valores da vazão de C e da fração convertida de A nos instantes t 0 e t 1 h para que opere à temperatura constante de 40 ºC O reator contém no início 1400 litros de A apenas à concentração CA00018 molL Dados Temperatura da corrente de alimentação de C 20 ºC k 40 ºC 12 x 104 s1 Capacidade calorífica de todos os componentes 05 calgºC Densidade de todos os componentes 08 gcm3 ΔHR 6300 kcalmol desprezar a variação com a temperatura Questão 3 30 pontos Uma corrente líquida com CA0 10 molL e CB0 20 molL é alimentada à vazão de 5 Lmin e temperatura de 30 ºC a um reator contínuo de mistura perfeita com volume de 5 L No reator que opera a 30 ºC ocorrem as reações irreversíveis A B R rR k1 CA CB k1 10 Lmolmin ΔHR 30 kJmol de A admitido constante B 2S rS k2 CB k2 30 min1 ΔHR 30 kJmol de B admitido constante a Quais as concentrações de A B R e S na saída do reator b Qual a taxa de troca de calor necessária em kW para aquecer ou resfriar o reator a fim de mantêlo a 30 ºC