Relatorio Tecnico - Projeto de Reatores CSTR e PFR para Producao de L8pro e Estudo Cinético de Hidrólise da Hemicelulose

A Caudron Chemical Company acaba de adquirir a Battsears Chemical Company Os executivos das duas empresas elogiaram a transação e estão bastante otimistas em relação ao ganho de mercado A primeira iniciativa será o investimento na produção do L8pro para competir com a TK Chemical O Gerente de Produção foi designado como responsável por todo o projeto e contratou você como consultor As seguintes informações foram passadas a você i Estudos preliminares em reator batelada geraram os seguintes dados para a reação de primeira ordem L7Pro L8Pro ii A Battsears tem alguns reatores contínuos que não estão em uso Tratase de reatores de tanque agitado que se comportam como um CSTR iii Para adquirir uma conversão de 90 no mínimo um reator tubular PFR deve ser colocado em série com um reator de mistura CSTR iv O sistema de reatores deve ser alimentado a uma vazão molar de 250 mol min1 v Para a construção deste reator PFR foi disponibilizado um tubo em inox de 254 m de diâmetro vi O reator tipo CSTR deve fornecer uma conversão de 40 Por favor informe ao Gerente de Produção qual deve ser o volume do reator CSTR e o comprimento do reator PFR que serão utilizados para obtenção do L8pro Anexe seus cálculos detalhados para embasar a sua decisão Um estudo foi realizado para investigar a cinética de hidrólise da hemicelulose da espiga de milho catalisada por ácido sulfúrico diluído a 98 C A porção de hemicelulose da parede da célula da planta é formada principalmente pelo polissacarídeo xilano Durante a hidrólise o xilano reage com a água para formar xilose um açúcar simples monossacarídeo A xilose se decompõe então em furfural O furfural é tóxico para muitos microorganismos e interfere na fermentação subsequente da xilose a xilitol um substituto do açúcar O seguinte modelo foi usado para representar os dados experimentais As duas reações se mostram de primeira ordem e irreversíveis As duas constantes de velocidade k1 e k2 foram determinadas experimentalmente como uma função da concentração de ácido a 98 C e foram correlacionadas pela relação ki ai Cacb Nesta expressão Cac corresponde a concentração de ácido sulfúrico H2SO4 em g mL1 Os valores de i a e b são os seguintes Um experimento deve ser realizado isotermicamente a 98 C sendo que 8 g de espiga de milho base seca serão colocados com 100 mL de solução de H2SO4 a 3 3 g em 100 mL O teor de xilano na espiga de milho é de 42 em massa do material seco A espiga de milho é isenta de xilose e furfural Considere que a espiga se dissolva completamente e o volume final seja 100 mL Determine o tempo ótimo de operação e a concentração de xilose a ser obtida Qual reator você indica para realizar este processo Como você sabe uma das iniciativas da Caudron Chemicals é a fabricação de intermediários farmacêuticos A primeira etapa na síntese de uma droga cardiovascular de sua propriedade é a reação em fase líquida de 1 mol de 4cianobenzaldeído A em 2 mol de sulfato de hidroxilamina B para fornecer 2 mols de 4cianobenzaloxima 2 mol de ácido sulfúrico e 2 mol de água Nós estamos envolvidos em uma corrida com a Pheelgoode Pharmaceutical para escalonar e otimizar esta reação Nosso Departamento de Patentes não acredita que a patente da Pheelgoode seja pertinente em relação ao nosso esforço Entretanto a 30C a equação da taxa desta reação é e deve ser conduzida empregandose para tanto o dispositivo experimental Por favor veja se você é capaz de encontrar o volume do reator de mistura perfeita CSTR para que seja obtida a mesma conversão final de 80 obtida nos experimentos da Pheelgoode O ramo com os reatores pistonados em série receberá uma vazão de 50 L min1 Escreva para mim um memorando contendo a memória de cálculos para o caso de alguém querer revêlos