Reatores 1

1 Considere a reacão quimica elementar A B em fase liquida realizada num BSTR Qual o volume do reator para se produzir 1ton de B em 7000h de operacao isotérmica 163C E de operação adiabatica A capacidade calorifica de A igual de B é 05calgC a massa especifica 09gcm³ e o peso molecular 250kgkmol A constante de reação 163C é 08h 1 A energia de ativação é 2895kcalmol e o calor de reacdo 83calg Os tempos para preencher e drenar o reator são respectivos 10 e 12min Uma reação desprezivel ocorre por 14min requeridos para aquecer a alimentação da temperatura de entrada até 163C Após 97 de conversão de A a mistura do produto quente é descarregada num tanque de resfriamento 2 Considere os dados da questao 1 e o uso dum CSTR isotérmico 163C com alimentação pura 20C Qual o volume do reator e o requisito de transferéncia de calor Sendo a reação realizada em condicões operacionais adiabaticas quanto de B é possivel produzir de 1tonano de A usando um CSTR de 36L A alimentacao esta a 20C 3 Considere a reação quimica elementar A B C em fase gas realizada num PFR Sendo mistura equimolar alimentada a 450C latm quais os tempos espaciais para converter 10 de A em C operando isotérmica e adiabaticamente k 1075exp 27500RTLmols Dados Cpa 368calmolK Cpb 202calmolK Cpc 595calmolK ΔHe 30kcalmol Operação isotérmica dCAdt kCA CA₀ᶜᴬ dCACA k ₀ᵗʳ dt lnCACA₀ k tᵣ XA 1 CACA₀ CACA₀ 1 XA ln 1 XA k tᵣ XA 097 k 08 h¹ ln1 097 08 tᵣ tᵣ 4383 h tbat tᵣ tn r 4383 h 10 12 14 min 1 h60 min 4983 h Nbat 70004983 1404 batedas Nbat XA MA₀ 10⁶ g 097 1404 MA₀ 10⁶ MA₀ 734279 g V MA₀ 𝜌 734279 g 09 gcm³ 815866 cm³ 1 L 10³ cm³ 0816 L Operação adiabática T₀ᵀ Cp dT ₀ˣᴬ ΔH𝑅 dXA Cp T T₀ ΔH𝑅 XA 05 T 43615 83 XA T 43615 166 XA T XA 43615 166 XA 163C 43615 K kT 08 e 28501987 1T 143615 t ₀ˣᴬ dXA kT1XA ₀⁰⁹⁷ dXA 08 e 28501987 143615 166XA 143615 1 XA t 0094 h tbat 0094 10 12 1460 0644 h Nbat 7000 0644 10866 batedas Nbat XA MA₀ 10⁶ 10866 097 MA₀ 10⁶ MA₀ 102214 g V MA₀ 𝜌 102214 g 09 gcm³ 1 L 10³ cm³ 01142 L Operação isotérmica mB 10⁶ g 7000 h 10007 gh FB 10007 gh 250 gmol 47 molh FA₀ XA FB FA₀ 47 097 0589 mol h CA₀ 900 250 36 molL V v₀ XA k1 XA 0164 097 08 1 097 6628 L q sensível Cp Tf Ti 05 163 20 715 calg q reação ΔH𝑅 XA 83 097 8051 calg q q sensível q reação 901 calg Q q MA₀ 901 0589 250 13267225 cal h Operação adiabática MA₀ 10⁶ g 8760 h 114155 gh FA₀ 114155 gh 250 gmol 0454 molh 𝜏 Vv₀ V FA₀ CA₀ 36 04547 36 28359 h Cp T 29315 XA ΔH𝑅 05 T 29315 83 XA T 29315 166 XA k 08 e 28501987 129315 166 XA 143615 𝜏 XA 08 e 28501987 129315 166 XA 143615 1 XA 28359 XA 0691 mB MA₀ XA 1 t ano 0691 691 kg de B por ano FA FA₀ 1 XA FB FA₀ 1 XA FC FA₀ XA F FA FB FC 2 FA₀ 1 XA FA₀ XA 2 FA₀ 2 FA₀ xA FA₀ xA FA₀ 2 XA yA yB FA₀ 1 XA FA₀ 2 XA 1 XA 2 XA yC FA₀ XA FA₀ 2 XA XA 2 XA CTc P R T₀ 1 0082 72315 0017 molL CA₀ CB₀ 12 CT₀ 00085 molL CA yA P RT 1 XA 2 XA P RT CA₀ 2 1 XA 2 XA T₀ T 𝜏 ₀ˣᴬ CA₀ dXA k CA² ₀ˣᴬ CA₀ dXA k CA₀² 4 1 XA² 2 XA² T₀² T² ₀ˣᴬ 2 XA² T² dXA k CA₀ 4 1 XA³ T₀² Operação isotérmica T T0 450 C 72315 K k 1075 e27500 1987 72315 0154 L mols θ 001 2 XA2 dXA 0154 00085 4 1 XA2 80564 h Operação adiabática Cp mA CpA mB CpB mC CpC 1 XA CpA 1 XA CpB XA CpC Cp 1 XA 57 595 XA 57 25 XA dT ΔHR dXA Cp T0T dT ΔHR 0XA dXA 57 25 XA T T0 30000 25 ln 57 25 XA 57 TXA 72315 30000 25 ln 57 25 XA 57 kT 1075 e27500 1987 72315 30000 25 ln 57 25 XA 57 θ 001 72315 30000 25 ln 57 25 XA 572 2 XA2 dXA 4 1075 e27500 1987 72315 30000 25 ln 57 25 XA 57 00085 1 XA2 723152 47044 h