Reatores 1 Reações Múltiplas

PROJETO DE REATORES QUÍMICOS I ENGENHARIA QUÍMICA Karina Arruda Almeida Nome Número Nome Número Nome Número Nome Número Nome Número Trabalho 10 pontos Data de entrega 01072024 Questão 1 25 pontos O reagente A se decompõe por três reações simultâneas formando três produtos o produto desejado D e dois subprodutos U e I As três reações ocorrem em fase gasosa de acordo com as seguintes equações das velocidades A D 𝑟𝐷 00012𝑒26000 1 3001 𝑇 𝐶𝐴 A U 𝑟𝑈 00018𝑒25500 1 3001 𝑇 𝐶𝐴 15 A I 𝑟𝐼 000452𝑒5000 1 3001 𝑇 𝐶𝐴 05 a Para uma concentração de CA 10 M e uma temperatura de 127C a formação de I é significativa quando comparada com aquelas de D e U Por que b A concentração inicial de A deverá ser alta ou baixa para favorecer a seletividade em D c Qual temperatura favorecerá a seletividade do produto desejado 50C ou 100C d Entre um reator CSTR e um PFR ambos com uma única corrente de alimentação qual deverá ser escolhido para efetuar a reação Por que e A reação processada num reator PFR simples seria conveniente a adição de um inerte na corrente de alimentação Por que Questão 2 Para reações D k1 rD CACB03 gmollmin A B I k2 rI CA05CB18 gmollmin Determine fração de indesejados na corrente de produto para uma conversão de 90 de A e B puros para uma alimentação com concentrações inicias de A e B de 100 molar a Num PFR ideal b Num CSTR ideal c Num PFR com alimentação distribuída ao longo do reator para obter um melhor contato Proponha o esquema do contato d Foi sugerido alimentar o reator com grande excesso do reagente A para diminuir a formação de indesejado Operando com reator CSTR determine a fração de indesejado para uma alimentação com concentração inicial de A igual a 99 gmollmin e de B igual a 01 gmollmin Comente o resultado e Para as condições de processos dos itens a b e d determine o volume do reator necessário para processar 100 gmol de Bmin PROJETO DE REATORES QUÍMICOS I ENGENHARIA QUÍMICA Karina Arruda Almeida Questão 3 25 pontos As reações em fase líquida 𝐴 𝑘1 𝐷 𝑘2 𝐼 ocorrem num sistema de reatores constituído de um CSTR seguido de um PFR ambos de 200 litros As duas reações são irreversíveis de primeira ordem com k1 k2 05 min1 O CSTR é alimentado com o reagente A puro a uma concentração de 20 gmoll e vazão molar de 200 gmolmin Sendo D o produto desejado responda a Quais as concentrações de A D e I na corrente de saída do PFR b A taxa de produção de D aumenta invertendo a ordem dos reatores Qual seria a concentração de A na saída do CSTR Questão 4 25 pontos As reações de primeira ordem abaixo são processadas num reator CSTR isotérmico sendo B o produto desejado A B 1 A C 2 Os valores das constantes cinética da reação 1 direta e inversa são 100 min1 e 10 min1 respectivamente A constante cinética da reação 2 é igual a 10 min1 O reator é alimentado somente com reagente A e opera com tempo espacial de 010 min a Calcule a conversão de A b A seletividade BA c O rendimento BA d Ignorando a reação 2 e considerando o tempo espacial muito grande qual será o rendimento máximo de B a CACA01XA101091M CBCA0θBXA101010091M xI rIrDrI11105 rDCaCb0911091 rICA05 CB18105181 b xIrIrDrI11105 c xI rIrDrI CA05 CB18CA05 CB015 CACB03 CA051XA CB18CA051XA CB015 CA01XA CB03 CB é cte ie CBCB010M xI 100510905 10181005109051018 10109 1003 0969 d CA99 109099M CB01 109001 M xI 09905 00118 09907 00103 099 00103 0001 3 a CSTR CD1CA0 k1τ1k1τ1k2τ CD12 95210524052 CD1 214 05 molL τ Vvo 200L2 molmin 2min CI1CA0 k1k2τ21k1τ1k2τ CI12 05052210521052 CI1 05 molL 4 A B rA1100CA 10CB A C rA2 10CA τ10 min a V CA0 vo XA rA τ CA0 XA rA CA0 XA 110CA 10CB CA0 XA 110CA01XA10CA0 XA XA1101XA10 XA 10 XA110120 XA XA 0916 b SBA rBrA 100CB 100CA110CA 10CB 10CA0 XA 100CA0 1XA110CA01XA 10CA0 XA SBA 100916 1001091611010916 100916 95 c yBA rB rA1 95 d τ CA0 XA 100CA 10CB CA0 XA100CA01XA 10CA0 XA XA100 110 XA 100 τ 110 XA τ XA 100 τ XA 1 110 τ XA 100 τ 1 110 τ lim XA lim 100 τ1 110 τ lim 100 τ τ 100110 091 τ τ τ yBA rBrA 100CA0 XA 100CA0 1 XA100CA01 XA 10CA0 XA 10091 1001091100109110091 yBA 1