Prova Reatores Homogêneos - Avaliação 2: Engenharia Química UFPR

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 20232 REATORES HOMOGÊNEOS AVALIAÇÃO 2 DATA 23112023 NOME GRR Aprendi que deveríamos ser gratos a Deus por não nos dar tudo que lhe pedimos William Shakespeare 1 A reação para a produção de P ocorre em solução aquosa W 1k A B P 1 A B r k C k1 121 h1 é acompanhada da reação indesejada 2 2 k A B S 2 2 A A B r k C C k2 274 m6mol2h Está sendo processada num PFR isotérmico O perfil ao longo do reator para o reagente A e para os produtos está mostrado nas figuras abaixo A composição na saída do reator é possui a seguinte composição FA 922 molh FP 327 molh e FS 7251 molh O reagente B é totalmente consumido Para o PFR determine a 5 O rendimento de P b 5 A conversão de A c 5 A seletividade de P d 10 Você considera que o PFR é adequado para a produção de P Justifique a sua resposta e 20 Se a reação for processada em um CSTR de 15 m3 qual será a seletividade de P Considere a conversão calculada no item b e que as condições de alimentação são as mesmas do PFR Dados vo 23 m3h FAo 85 molh FBo 125 molh FWo 150 molh Para CSTR oi i i F F r V 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 02 04 06 08 1 Vazão molar molh Volume m3 Reagente A Produto P Produto S 0 1 1 2 2 3 3 4 0 02 04 06 08 1 Vazão molar molh Volume m3 Produto P UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 20232 2 A reação reversível de isomerização de nbutano para isobutano foi estudada e obtevese o gráfico anexado A máxima temperatura de operação permitida é de 650 K A reação é processada em um CSTR isotérmico operando a 550 K nas condições de equilíbrio Perguntase a 5 Qual a conversão na saída do primeiro reator Qual será a produção de isobutano em kmolh b 5 Qual o volume do reator para processar 1218 toneladas de nbutano por hora c 10 Qual a carga térmica em Watts para manter o CSTR isotérmico d 10 Desejase aumentar a conversão e para tal será associado ao reator existente um segundo CSTR Qual deverá ser a temperatura de operação do segundo reator para se obter 65 de conversão Qual será a produção de isobutano em kmolh e 10 Qual será o volume do segundo reator Considere que FA1 FAo f 10 Com a associação de um terceiro reator com o mesmo volume e temperatura do segundo reator será possível aumentar a produção de isobutano Se afirmativo faça uma estimativa da produção de isobutano em kmolh Considere somente os reatores 2 e 3 para fazer a estimativa CAo 93 kmolm3 Dados a 298 K HRo 6900 kJkmol Cpnbutano 141 kJkmolK Cpisobutano 145 kJkmolK Para CSTR o A Ai A A X X V F r BOA PROVA Anexos UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ SETOR DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 20232 rA kmolm3h 000 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 011 012 013 014 015 016 017 018 019 020 021 022 023 024 025 026 027 028 029 030 031 032 033 034 035 036 037 038 039 040 041 042 043 044 045 046 047 048 049 050 051 052 053 054 055 056 057 058 059 060 061 062 063 064 065 066 067 068 069 070 071 072 073 074 075 076 077 078 079 080 081 082 083 084 085 086 087 088 089 090 091 092 093 094 095 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 575 600 625 650 675 700 725 750 775 800 Conversão Temperatura K Conversão de equilíbrio rA 100E01 rA 800E01 rA 160E02 rA 320E02 rA 960E02 rA 384E03 rA 192E04 rA 115E05 rA 806E05 rA 645E06