Prova de Cinética e Bioreatores

Universidade Federal De São João DelRei UFSJ Campus Alto Paraopeba CAP Engenharia Bioprocessos Disciplina Cinética e Cálculo de Biorreatores Profª Flávia Donária flaviadonariaufsjedubr SALA 201BL 2 1ª Atividade Avaliativa Reatores ideais para reações homogêneas 1 25 pontos A reação em fase liquida 𝐴 2𝐵 𝑅 2 𝑆 possui a seguinte equação de velocidade 𝑟𝐴 10𝐶𝐴𝐶𝐵 𝑚𝑜𝑙 𝐿1 𝑚𝑖𝑛1 Esta reação será efetuada em um reator tubular utilizando o esquema experimental mostrado na Figura 1 As concentrações iniciais de A e B encontramse em proporção estequiométrica na alimentação do reator inexistindo portanto excesso de um dos reagentes Qual deve ser a concentração de B no tanque que alimenta o reator Determine o volume de reator tubular necessário para uma produção de 35 mols de S por minuto na corrente de saída 6 após o separador Obs No separador a eficiência de separação dos reagentes e subproduto corrente 5 e do produto S corrente 6 pode ser considerada como sendo 100 𝐶𝐴 06 𝑚𝑜𝑙𝐿 Á𝑔𝑢𝑎 𝐶𝐵 𝑚𝑜𝑙𝐿 𝑣1 70 𝐿𝑚𝑖𝑛 𝑣2 50 𝐿𝑚𝑖𝑛 𝑣3 30 𝐿𝑚𝑖𝑛 PFR S E P A R A D O R 2 3 1 4 5 6 𝑣5 1 2 𝑣4 A B R S Figura 1 Esquema de montagem do sistema para produção de S Universidade Federal De São João DelRei UFSJ Campus Alto Paraopeba CAP Engenharia Bioprocessos Disciplina Cinética e Cálculo de Biorreatores Profª Flávia Donária flaviadonariaufsjedubr SALA 201BL 2 1ª Atividade Avaliativa Reatores ideais para reações homogêneas 2 40 pontos A reação 𝐴𝑔 𝑘1 3𝐵𝑔 ocorre com energia de ativação de 90 𝑘𝐽 𝑚𝑜𝑙1 Sabese que a 75 𝐶 a constante de velocidade desta reação é de 035 𝑚𝑖𝑛1 O Departamento de Pesquisas Aplicadas do qual você faz parte deseja desenvolver dois reatores contínuos sendo um tanque com agitação mecânica e o outro um reator tubular Considerandose que um reator irá operar a 8 𝑎𝑡𝑚 e 70 𝐶 e será alimentado a 4 𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑖𝑛1 com 40 de inertes qual seria o volume do reator contínuo necessário para que uma conversão de 85 seja alcançada a Reator de mistura b Reator Tubular c Qual será a conversão obtida no reator de mistura se forem mantidas todas as condições operacionais anteriores e 𝑅 𝑀15 for introduzido puro Nessas condições qual seria o volume do reator tubular necessário para a nova conversão d Qual a influência da adição de inerte sobre o volume necessário de um reator de mistura para obter uma conversão de 85 Universidade Federal De São João DelRei UFSJ Campus Alto Paraopeba CAP Engenharia Bioprocessos Disciplina Cinética e Cálculo de Biorreatores Profª Flávia Donária flaviadonariaufsjedubr SALA 201BL 2 1ª Atividade Avaliativa Reatores ideais para reações homogêneas 3 35 pontos Você é um engenheiro de projetos da Chemical Word Corp e tem pela frente a missão de escolher o tipo de reator indicado para a formação de um determinado produto P Uma série de informações da reação e do reator é apresentada abaixo A Parâmetros da Reação A1 Reação Química 𝐴 2𝐵 2𝑃 A2 Constante de Velocidade 060 min1 a 13º C A3 Energia de ativação 264 kJ mol1 A4 A reação é de primeira ordem em relação A A4 A reação ocorre em fase gasosa a 55C e 5 atm B Parâmetros Gerais B1 Vazão volumétrica da alimentação 50 L min1 B2 Composição em mols da corrente de alimentação 20 de A 50 de B e 30 de inerte B3 Conversão desejada é de 70 de A Perguntase A O volume do reator pistonado para processar a referida reação a 55C B O volume do reator de mistura perfeita para processar a referida reação a 55C C Qual reator você escolheria para o processo em questão Justifique