Exercicios Reatores

1 Um reator tubular de 2 cm de diâmetro e 213 cm de comprimento processa a reação em fase gasosa entre CH4 e CS2 sob pressão e temperatura constantes A tabela a seguir mostra 3 experimentos realizados neste reator Vazão molar na entrada do reator molh Vazão molar de CS2 na saída do reator molh CH4 S2 0334 0584 1168 Determine a nova vazão de saída de CS2 realizada neste mesmo reator e nas mesmas condições do experimento 1 porém com 25 de inertes na alimentação 2 A reação elementar em fase líquida 𝐴 𝐵 𝐶 é processada num PFR com as condições a seguir Dado que 𝑘 035 𝑙𝑚𝑜𝑙 𝑚𝑖𝑛 determine a vazão molar de C na saída do reator 3 A reação homogênea em fase gasosa 𝐴 3𝑅 segue uma cinética de segunda ordem Para uma velocidade de alimentação de 4m3h de A puro a 5 atm e 350 ºC um reator experimental que consiste num tubo de 25 cm de diâmetro e 2 m de comprimento permite 60 de conversão da alimentação Uma instalação industrial deverá tratar 320 m3h de ailimentação com 50 de inertes a 25 atm e 350 ºC para obter 80 de conversão Quantos tubos iguais ao citado serão necessários 4 Um PFR de 68 l opera uma reação não elementar em fase líquida cujo mecanismo é mostrado a seguir Sabendo que B é um intermediário ativo e que a alimentação do PFR é de 55 molmin a 05 moll determine a conversão de A 𝐴 𝑘1 𝐵 𝑟𝐵1 𝑘1𝐶𝐴 𝑘1 5𝑚𝑖𝑛1 𝐵 𝑘2 𝐴 𝑟𝐵2 𝑘2𝐶𝐵 𝑘2 1𝑚𝑖𝑛1 𝐴 𝐵 𝑘3 𝐶 𝐷 𝑟𝐵3 𝑘3𝐶𝐴𝐶𝐵 𝑘3 2𝑙 𝑚𝑖𝑛1 𝑚𝑜𝑙1 5 O reagente A em uma dada temperatura reage formando um produto desejado D com k15 l mol s e um produto indesejado I com k2 25 s1 sendo ambas estequiometrias 11 Determine a seletividade de D em relação a I 6 Seja a reação 𝐴 𝐵 em fase gasosa em um reator PFR com Da3 Se for utilizado um reator de mesmo volume mas com reciclo qual deve ser a razão de reciclo para que a conversão seja 13 da conversão sem reciclo 7 Um reator tubular de 100 cm de comprimento e 5 cm de diâmetro processa a reação 𝐴 𝐵 isotermicamente em fase gasosa Há uma queda de pressão ao longo do reator conforme a função P P0 008z P em atm e z em cm sendo z o comprimento do reator Sabendose que P0 10 atm k 033 cm3 moImin CA0 035 moIl v0 143 cm3min determine a conversão de A na saída do reator 8 Um engenheiro químico trabalhando com a reação adiabática AB obteve dados cinéticos que foram tratados e representados no gráfico de Levenspiel a seguir Neste processo devese empregar três reatores em série dois CSTRs e um PFR arranjados livremente Considerando que as conversões na saída dos reatores 1 2 e 3 são 25 65 e 80 respectivamente qual o volume total V1V2V3 mínimo do sistema de reatores 9 Considere dois reatores de volumes iguais dispostos em série um reator tubular ideal PFR e um reator de mistura perfeita CSTR Para maximizar a conversão de uma reação irreversível de ordem zero a seguinte configuração deve ser realizada para este sistema de reatores a PFR disposto à frente do CSTR b CSTR disposto à frente do PFR c CSTR isolado com a alimentação total desviada para o PFR d PFR isolado e a alimentação total desviada para o CSTR e A disposição dos reatores CSTR e PFR não vai interferir na conversão final 10 Seja a reação em paralelo a seguir Ela ocorre em um reator CSTR com concentração inicial 2M Qual a conversão aproximada que maximiza a concentração de saída do produto desejado D 𝐴 𝑈1 𝑟𝑈1 2𝐶𝐴 𝐴 𝐷 𝑟𝐷 18𝐶𝐴2 𝐴 𝑈2 𝑟𝑈2 𝐶𝐴3 11 A reação 𝐴 𝐵 𝑘1 2𝐷 ocorre simultaneamente com a reação 𝐴 𝐵 𝑘2 𝑈1 𝑈2 que é uma reação que forma produtos indesejados Considerando as expressões de taxa das duas reações para uma conversão de 70 a seletividade para o produto desejado é maior ao se utilizar um reator CSTR ou um reator PFR 𝑟𝐷 𝑘1𝑃𝐴𝑃𝐵 1𝑘𝐷𝑃𝐷 e 𝑟𝑈1 𝑘2𝑃𝐴𝑃𝐵 1𝑘𝐷𝑃𝐷2 12 A reação em paralelo abaixo apresenta k12h1 e k23 lmol h Sabendo também que CA0 5 M qual seria a conversão para que o rendimento global em relação a B seja o mesmo utilizando um CSTR ou um PFR 𝐴 𝑘1 𝐵 2𝐴 𝑘2 𝑃 13 Considere a reação 𝐴 𝑘1 𝐵 𝑘2 𝐶 As energias de ativação para k1 e k2 são respectivamente 80 e 20 kJmol e k0 é constante Para maximizar o rendimento de B é preferível utilizar a CSTR e alta temperatura b PFR e alta temperatura c CSTR e baixa temperatura d PFR e baixa temperatura