Análise de Reatores Homogêneos Ideais - Aula 7

Página 1 de 15 Nome da Discipina CÁLCULO DE REATORES I 9º A ENGQUÍMICA NOT Professor HERNANDES DE SOUZA BRANDÃO Data 31032023 Assunto da aula ANÁLISE INDIV DE REAT HOMOG IDEAIS REATOR CONTÍNUOS CONTIN email institucional hernandesbrandaoumcbr Cel opcional 11 99 161 8550 7ª AULA Reator de Mistura exemplos de aplicação 2 ANÁLISE INDIVIDUAL DE REATORES HOMOGÊNEOS IDEAIS 221 Reatores de Mistura Exemplos de Aplicação Página 2 de 15 Lembrando que 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 𝑪𝑨𝟎𝑪𝑨 𝒓𝑨 ou genericamente 𝝉 𝑪𝑨 𝒊𝒏𝒊𝒄𝒊𝒂𝒍𝑪𝑨 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 𝒓𝑨 𝒇𝒊𝒏𝒂𝒍 RESOLUÇÃO DE EXERCÍCIOS DA 2ª LISTA Exercício 18 da página 24 Fogler 2002 Ftalato de dibutila DBP um plastificante tem um mercado potencial de 12 milhões lbano e deve ser produzido pela reação em fase líquida de nbutanol com ftalato de monobutila MBP A reação é elementar e catalisada por ácido sulfúrico H2SO4 C6H4COOHCOOC4H9 C4H9OH C6H4COOC4H92 H2O MBP nbutanol DBP A corrente contendo MBP e butanol deve ser misturada com o catalisador ácido sulfúrico imediatamente antes que a corrente entre no reator A concentração de MBP na corrente de alimentação ao reator é 02 lbmolft³ e a vazão molar de butanol é 5 vezes à de MBP A velocidade específica da reação a 100ºF é 12 ft³lbmol h Há um CSTR de volume 1000 galões e um equipamento periférico associado disponível para uso neste projeto por 30 dias num ano operando 24 hdia Determine a conversão de saída do reator se você fosse produzir 33 da quantidade predita no mercado isto é 4 milhões lbano Resp XA 033 RESOLUÇÃO Página 4 de 15 Página 5 de 15 Página 6 de 15 Exercício proposto Pàgina 21 Exerc1 Determine o volume de um reator de mistura para processar a reação de hidrólise do anidrido acético com um grande excesso de água a 25ºC 1 atm de 1ª ordem em anidrido isto é 𝑟𝐴 𝑘𝐶𝐴 1 sabendose que se deseja produzir 25 kgh de ácido acético a constante de velocidade é 00583 min1 a concentração inicial de anidrido acético é 200 gL e a conversão 90 Dados CH3CO2 O H2O 2 CH3COOH não há produto na alimentação Página 7 de 15 Exerc23 da pág 25 Considere dois reatores de mistura CSTR de mesmo volume em série Neste sistema dáse uma reação autocatalítica em fase líquida do tipo A B C cuja taxa é rA k CA CB Alimentase ao primeiro reator 20 kmolm³ de A puro não havendo nem B nem C Os dois reatores operam isotermicamente O volume de cada um deles é de 100 L O fluxo de alimentação no primeiro reator é de 150 kmolks Se a conversão de A na saída do primeiro reator for de 35 determine a conversão global do processo e a composição molar na saída do segundo reator Página 10 de 15 Exerc 16 da pág 24 Problema 610 pág 130 Levenspiel1974 Baseandose no fato de que um indicador colorido acusa quando a concentração de A se torna inferior a 01 mollitro o seguinte esquema foi proposto para estudar a cinética da decomposição de A Uma alimentação de 06 mol de Alitro é introduzida no primeiro de dois reatores de mistura em série cada qual com o volume de 400 cm³ A mudança de coloração ocorre no primeiro reator para uma velocidade de alimentação de 10 cm³min e no segundo para a velocidade de 50 cm³min Baseandose nestas informações determinar a equação da velocidade de decomposição de A Resp rA 125 CA2 mol L1 min1 Página 13 de 15 Exerc39 pág28 Leia atentamente a história e responda Extraído do LEVENSPIEL2000 HOLMES Você diz que ele foi visto pela última vez tomando conta deste tanque GERENTE Você quer dizer reator de tanque agitado com transbordamento Holmes HOLMES Perdoe a minha ignorância no seu jargão técnico gerente GERENTE Está bem no entanto você tem de achálo Holmes Imbibit era um sujeito esquisito ele sempre ficava olhando fixamente para o reator respirando profundamente e lambendo seus lábios mas ele era o nosso melhor operador Desde que ele foi embora a nossa conversão de googliox caiu de 80 para 75 HOLMES batendo no lado da cuba A propósito o que está acontecendo no tanque GERENTE Somente uma reação elementar de segunda ordem entre o etanol e o googliox se você entende o que eu falo Naturalmente nós mantemos um grande excesso de álcool cerca de 100 para 1 e HOLMES interrompendo Intrigante nós checamos cada direção possível da cidade e não encontramos uma simples pista GERENTE enxugando as lágrimas Nós daremos um aumento ao sujeito cerca de dois centavos por semana somente se ele voltar DR WATSON Perdão mas permiteme fazer uma pergunta HOLMES Certamente Watson WATSON Qual é a capacidade do tanque gerente GERENTE Cem galões imperiais e sempre o mantemos cheio até a borda Esta é a razão pela qual chamamos de reator de transbordamento Como você vê nós o estamos operando na capacidade máxima operação lucrativa você sabe HOLMES Bem meu caro Watson temos de admitir que estamos diante de um problema difícil uma vez que não temos pistas conclusivas WATSON Ah aí que você está errado Holmes Então virandose para o gerente Imbibit era uma pessoa grandalhona cerca de 115 kg não era GERENTE Sim como você sabia HOLMES com espanto Surpreendente meu caro Watson WATSON modestamente Isto é bem elementar Holmes Nós temos todas as pistas necessárias para deduzir o que aconteceu com o alegre companheiro Mas antes de mais nada alguém poderia me arrumar fumo para cachimbo Com Sherlock Holmes e o gerente impacientemente esperando o Dr Watson se encostou sobre o tanque e lenta e cuidadosamente encheu seu cachimbo e com um aguçado senso de dramaticidade acendeuo Aqui termina nossa história a Que importante revelação Watson estava planejando fazer e como ele chegou a esta conclusão b Por que ele nunca fez a revelação Página 14 de 15 RESOLUÇÃO Googliox Etanol Produto reação elementar em fase líquida 2ªordem A B P Grande Excesso 𝑟𝐴 𝑘𝐶𝐴𝐶𝐵 Mas como o etanol está em grande excesso 100 1 a reação é de pseudo 1ª ordem ou seja 1ª ordem em relação ao googliox 𝑟𝐴 𝑘𝐶𝐴 𝑟𝐴 𝑘𝐶𝐴 𝑘𝐶𝐴𝑂1 𝑋𝐴 Antes do desaparecimento do operador do reator XA 080 XA 080 XA0 0 v 𝑉 𝐹𝐴0 𝑋𝐴 𝑘𝐶𝐴𝑂1𝑋𝐴 𝑉𝑘𝐶𝐴𝑂 𝐹𝐴0 𝑋𝐴 1𝑋𝐴 𝑉𝑘𝐶𝐴𝑂 𝐹𝐴0 080 1080 𝑉𝑘𝐶𝐴𝑂 𝐹𝐴0 4 Após o desaparecimento do operador XA 075 𝑉𝑘𝐶𝐴𝑂 𝐹𝐴0 𝑋𝐴 1𝑋𝐴 𝑉𝑘𝐶𝐴𝑂 𝐹𝐴0 075 1075 𝑉𝑘𝐶𝐴𝑂 𝐹𝐴0 3 Portanto V diminuiu XA 075 XA0 0 v Existe algo dentro do reator ocupando uma parte do volume útil do reator E este algo é o corpo do operador que era uma pessoa muito grande O operador estava supostamente morto dentro do reator a bPor que ele nunca fez a revelação Houve uma explosão devido aos vapores de álcool em contato com a chama do isqueiro e infelizmente ele morreu Página 15 de 15 COMO ATIVIDADE 5 PARA ENTREGAR 14042023 NO TAREFAS DO TEAMS FAZER OS EXERCÍCIOS 15 página 24 e 33 página 27 DA 2ª LISTA DE EXERCÍCIOS DO APONTAMENTOS DE CÁLCULO DE REATORES I A RESPOSTA DO EXERCÍCIO 15 ESTÁ ABAIXO DO ENUNCIADO E DO EXERCÍCIO 33 V 5755 L E COMPOSIÇÃO MOLAR 90 A 538 B 180 C E 192 I