Lista de Exercícios Resolvidos - Reatores Químicos em Série e Escoamento

LISTA REATORES PROBLEMAS 61 Uma corrente de reagente líquido 1 mol passa através de dois reatores de mistura perfeita em série A concentração de A na saída do primeiro reator é 05 mol Encontre a concentração na corrente de saída do segundo reator A reação é de segunda ordem com relação a A e V2V1 2 de saída comparada à corrente de entrada 63 Uma corrente aquosa de reagente 4 mols de A passa através de um reator de mistura perfeita seguido de um reator pistonado Encontre a concentração na saída do reator pistonado se no reator de mistura perfeita CA 1 mol A reação é de segunda ordem com relação a A e o volume da unidade pistonado é três vezes aquele da unidade de mistura perfeita 65 Originalmente nós tínhamos planejado baixar a atividade de uma corrente gasosa contendo Xe138 radiativo meiavida 14 min passandoa através de dois tanques de retenção em série ambos com boa agitação e tendo uma capacidade tal que o tempo médio de residência do gás é de 2 semanas em cada tanque Foi sugerido que troquemos os dois tanques por um longo tubo considere escoamento pistonado Qual deve ser a capacidade deste tubo comparado com aquela dos dois tanques originais Qual deve ser o tempo médio de residência do gás no tubo para o mesmo nível de decaimento radiativo 67 Nós desejamos tratar 10 min de uma alimentação líquida contendo 1 mol de A de modo a obter 99 de conversão A estequiometria e a cinética da reação são dadas por A R rA CA mol 02 CA min Sugira um bom arranjo para fazer isto usando dois reatores de mistura perfeita e encontre a capacidade necessária das duas unidades Esquematize o projeto final escolhido b em um reator de mistura perfeita 69 Temos 90 de conversão de uma alimentação líquida n 1 CA0 10 mols em nosso reator pistonado com reciclo de produto R 2 Se fecharmos a corrente de reciclo de quanto diminuirá a taxa de processamento de nossa alimentação para a mesma conversão de 90 613 100 h de um fluido radiativo tendo meiavida de 20 horas devem ser tratados em dois tanques agitados ideais em série V40000 litros cada Ao passar por este sistema de quanto deve decair a atividade do fluido 614 A reação elementar em fase líquida A B R S ocorre em um reator pistonado que usa quantidades 615 A cinética de decomposição em fase aquosa de A é investigada em dois reatores de mistura perfeita em série o segundo tendo duas vezes o volume do primeiro reator Em estado estacionário com uma concentração de alimentação de 1 mol de A e tempo médio de residência de 96 segundos no primeiro reator a concentração no primeiro reator é 05 mol de A e no segundo é 025 mol de A Encontre a equação cinética para a decomposição 617 A reação elementar em fase aquosa e irreversível A B R S ocorre isotermicamente Iguais taxas volumétricas de duas correntes líquidas são introduzidas em um tanque de mistura de 4 litros Uma corrente contém 0020 mol de A e a outra contém 1400 mol de B A corrente misturada passa então através de um reator pistonado de 16 litros Constatamos que algum R é formado no tanque de mistura sendo sua concentração igual a 0002 mol Considerando que o tanque de mistura age como um reator de mistura perfeita encontre a concentração de R na saída do reator pistonado assim como a fração da concentração inicial de A que foi convertida no sistema 621 Para uma reação irreversível em fase líquida de primeira ordem CA0 10 mols a conversão é de 90 em um reator pistonado Se 23 da corrente que deixa o reator forem reciclados para a entrada do reator e se a produção do sistema global reatorrecíclo for mantida inalterada o que isto afetará a concentração do reagente que sai do sistema 622 À temperatura ambiente a reação irreversível de segunda ordem em fase líquida ocorre como PROBLEMAS 71 Para uma dada corrente de alimentação tendo CA0 nós devemos usar um PFR ou um MFR e usar um nível alto baixo ou intermediário de conversão para a corrente de saída se desejarmos maximizar φSA O sistema reacional é S desejado onde n1 n2 e n3 são as ordens das reações 1 2 e 3 a n1 1 n2 2 e n3 3 b n1 2 n2 3 e n3 1 c n1 3 n2 1 e n3 2 Usando alimentações separadas de A e B esquematize o tipo de contato e as condições do reator que melhor promoveriam a formação do produto R para os seguintes sistemas de reações elementares A B R Sistema continuo 73 2A S Sistema em batelada A S A B R 74 Sistema em batelada A SJ 75 Sistema continuo 2A SJ 77 A substância A contida em um líquido produz R e S pelas seguintes reações A R rR k1C2A A S rS k2CA A alimentação CA0 1 CR0 0 e CS0 03 entra no primeiro de dois reatores de mistura em série τ1 25 min τ2 10 min Conhecendo a composição no primeiro reator CA1 04 CR1 02 e CS1 07 encontre a composição da corrente de saída no segundo reator 79 Encontre CR CS e τ para XA 09 em um reator tubular ideal 710 Encontre a condição operacional XA τ e CS que maximiza CS em um reator de mistura 711 Encontre a condição operacional XA τ e CR que maximiza CR em um reator de mistura 713 Em um ambiente reativo o reagente químico A se decompõe como segue R rR CA mol s A S rS 1 mol s Para uma corrente de alimentação CA0 4 mols qual a razão de capacidades de dois reatores de mistura que maximizará a taxa de produção de R Dê também a composição de A e R saindo destes dois reatores 716 T é o produto desejado e CA0 5 Sob radiação ultravioleta o reagente A de CA0 10 kmolsm3 em uma corrente de processo v 1 m3min decompõese como segue R rR 16C05A kmol m3 min A S rS 12CA kmol m3 min T rT C2A kmol m3 min Desejamos projetar um arranjo de reatores para uma tarefa específica Esboce o esquema selecionado e calcule a fração de alimentação transformada em produto desejado assim como o volume necessário do reator 717 O material desejado é o produto R 721 Com CA0 200 e CS0 20 encontre CSa na saída de um reator de mistura 722 Como devemos operar um reator de mistura de modo a maximizar a produção de R Separação e reciclo de reagentes não usados não são recomendados para este problema 722 Como devemos operar um reator de mistura de modo a maximizar a produção de R Separação e reciclo de reagentes não usados não são recomendados para este problema 140 Capítulo 7 Projeto para Reações Paralelas Quando A e B aquosos CA0 CB0 são colocados juntos eles reagem de duas formas possíveis R T rR 50CA molm3h A B S U rS 100C mol m3 h para dar uma mistura cuja concentração de componentes ativos A B R S T U é Ctotal CA0 CB 60 molsm3 Encontre a capacidade necessária do reator e a razão RS produzida para 90 de conversão de uma alimentação equimolar de FA0 FB0 300 molsh em 723 um reator de mistura