Análise de Reatores Homogêneos Ideais - Aula 6

Página 1 de 8 Nome da Discipina CÁLCULO DE REATORES I 9º A ENGQUÍMICA NOT Professor HERNANDES DE SOUZA BRANDÃO Data 24032023 Assunto da aula ANÁLISE INDIV DE REAT HOMOG IDEAIS REATOR CONTÍNUOS CONTIN email institucional hernandesbrandaoumcbr Cel opcional 11 99 161 8550 6ª AULA Análise Individual de Reatores Homogêneos Ideais Reatores Contínuos Reator de Mistura CAPÍTULO 2 ANÁLISE INDIVIDUAL DE REATORES HOMOGÊNEOS IDEAIS 22 REATORES CONTÍNUOS Simbologia Considerandose alimentação ao reator contínuo sem produtos na entrada do reator CA0 concentração molar de A molL na entrada do reator admitindo XA0 0 FA0 vazão molar de A molh kmolh molmin na entrada do reator admitindo XA0 0 v0 vazão volumétrica m3h Lh cm3min da mistura alimentada para XA0 0 tempo espacial h min s ks 0v V Como 0 0 0 A A C F v 0 0 A A F C V EXEMPLO 40 min significa que em cada 40 min é processado no reator um volume de alimentação correspondente numericamente ao volume do reator S velocidade espacial h1 min1 s1 S 1 Os reatores contínuos são a Reator de Mistura ou Back Mixed Reactor ou Reator de Tanque Agitado ou CFSTR ou CSTR CFSTR Constant Flow Stirred Tank Reactor CSTR Continuously Stirred Tank Reactor b Reator Tubular ou Reator Pistonado ou Reator Tipo Êmbolo ou Reator Tubular Ideal ou PFR PFR Plug Flow Reactor Página 2 de 8 221 REATOR DE MISTURA OU CSTR XA0 0 XA1 XA2 FA0 FA1 FA2 CA0 CA1 CA2 v0 v1 v2 Reator Hipotético Reator Real V Hipóteses agitação perfeita concentração das espécies químicas no reator é constante ao longo do tempo em qualquer posição BALANÇO MATERIAL PARA A para regime permanente temse para o reator real 𝑑𝑛𝐴 𝑑𝑡 𝑛𝐴𝑒 𝑛𝐴𝑠 𝑛𝐴𝑐 𝑛𝐴𝑝 0 RPerm 0 Areagente 0 FA1 FA2 rA V 0 sendo que FA1 FA0 1 XA1 e FA2 FA0 1 XA2 0 FA0 1 XA1 FA0 1 XA2 rA V 0 FA0 FA0 XA1 FA0 FA0 XA2 rA V 0 FA0 XA1 FA0 XA2 rA V rA V FA0 XA1 FA0 XA2 rA V FA0 XA2 XA1 rA V FA0 XA 𝑉 𝐹𝐴0 𝑋𝐴 𝑟𝐴 Como 𝜏 𝑉𝐶𝐴0 𝐹𝐴0 𝑉 𝐹𝐴0 𝜏 𝐶𝐴0 Logo 𝑽 𝑭𝑨𝟎 𝝉 𝑪𝑨𝟎 𝑿𝑨 𝒓𝑨 Equação Geral de Projeto de um CSTR Temse também em termos de CA em fase líquida a equação de projeto de reator de mistura 𝜏 𝐶𝐴 𝐶𝐴0 𝑟𝐴 Página 3 de 8 Graficamente ÁREA A A A A r X F V C 0 0 ÁREA A A A r C C 0 Figuras de Reatores de Mistura ou CSTR CSTR mostrando FA0 e FA CSTR mostrando camisa de resfriamento ou aquecimento 1rA 1rA XA CA ÁREA ÁREA 0 XA CA CA0 Página 4 de 8 Reator de Mistura em escala industrial Exercícios Preliminares Desenvolver a equação geral de projeto de reatores de mistura em XA para as reações abaixo a A P ordem zero fase líquida b A P 1ª ordem fase gasosa c 2 A P 2ª ordem fase gasosa d A 2 B P 2ª ordem 1ª ordem em A e em B fase líquida com CB0 CA0 2 1 e A 2 B P 2ª ordem 1ª ordem em A e em B fase gasosa com CB0 CA0 21 f A P 1ª ordem nos dois sentidos k1 e k2 em fase líquida com CP0 CA0 0 Respostas a 𝑘 𝜏 𝐶𝐴0 𝑋𝐴 b 𝑘 𝜏 𝑋𝐴1𝜀𝐴𝑋𝐴 1𝑋𝐴 c 𝑘𝐶𝐴0 𝜏 𝑋𝐴1𝜀𝐴𝑋𝐴2 1𝑋𝐴2 d 𝑘𝐶𝐴0 𝜏 𝑋𝐴 1𝑋𝐴𝑀2𝑋𝐴 M CB0CA0 2 e 𝑘𝐶𝐴0 𝜏 𝑋𝐴1𝜀𝐴𝑋𝐴2 1𝑋𝐴𝑀2𝑋𝐴 M CB0CA0 2 f 𝑘1 𝜏 𝑋𝐴𝑒 𝑋𝐴 𝑋𝐴𝑒𝑋𝐴 Página 5 de 8