Reatores Químicos I - PROVA AP 2 2022.1 (3N)

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Curso: Engenharia Química 
Disciplina: Reatores Químicos I Avaliação: AP2 Nota: 
Professor: Dr. Douglas Castro Semestre: 2022/1 
Aluno (a): Data: 14/06/2019 
CGU: Turma: 0162-A Turno: 3N 
 
Você está recebendo o seguinte material: 
1) Caderno contendo 10 questões objetivas (múltipla escolha) para as QUESTÕES que envolvem 
cálculos é necessário enviar os cálculos passo a passo. 
2) Folha de Respostas destinada às respostas das questões de múltipla escolha e subjetivas. 
LEIA ATENTAMENTE AS INSTRUÇÕES ABAIXO 
a) As questões são identificadas pelo número que se situa acima de seu enunciado; 
b) As respostas às questões deverão ser escritas com caneta esferográfica azul ou preta; 
c) Para cada uma das questões objetivas, são apresentadas 5 alternativas classificadas com as letras 
(A), (B), (C), (D) e (E); só uma responde adequadamente ao quesito proposto. Você só deve assinalar 
UMA RESPOSTA: a marcação em mais de uma alternativa anula a questão, MESMO QUE UMA DAS 
RESPOSTAS ESTEJA CORRETA; 
d) Na FOLHA DE RESPOSTA, a marcação das letras correspondentes às respostas certas deve ser 
feita cobrindo a letra com um X e no espaço compreendido pelos quadrados; 
 
Exemplo: Questão 01 
 
ESTA PROVA É INDIVIDUAL. Não será permitido o uso de qualquer aparelho eletrônico ou mídia 
eletrônica que possibilite consulta, nos dias de avaliação, exceto quando autorizados pelo professor, 
para atender à especificidade do componente curricular; a utilização de materiais de consultas como 
códigos, regulamentos, relatórios, normas, tabelas, leis e fórmulas somente serão permitidas quando 
autorizadas pelo professor, para atender à especificidade do componente curricular. 
e) Você terá a quantidade de horas estabelecida pelo professor para responder as questões da prova. 
f) As respostas que necessitam de cálculo só serão consideradas se o cálculo for demonstrado no 
caderno de questões. 
g) As unidades das grandezas deverão ser apresentadas. 
h) Esta prova vale 10 (dez) pontos, e será equivalente a 70% da nota que será atribuída a G2, os 
outros 30% serão completados com a nota de outras atividades. O valor de cada questão está descrito 
no início do enunciado das mesmas. 
i) No dia de avaliação o aluno retardatário poderá entrar na sala de aula para realizá-la até 30 
minutos após o início, para disciplinas de 2 (dois) créditos; até 60 minutos para disciplinas de 4 (quatro) 
e de 6 (seis) créditos. 
j) Somente será permitida a entrega da prova e a saída da sala de aula pelo aluno a partir de 30 
minutos após seu início, para disciplinas de 2 (dois) créditos; a partir de 60 minutos, para disciplinas de 
4 (quatro) e de 6 (seis) créditos. 
k) Ao acadêmico que for flagrado utilizando-se de quaisquer meios ilícitos na realização da prova 
deverá ser atribuída nota “ZERO” pelo (a) docente da disciplina e comunicado o fato, por escrito, à 
Coordenação do Curso. 
 
Data: Assinatura do (a) discente: 
 
 
a b c d e 
 
1) (0,25 pt) 
O Fluxograma abaixo foi proposto na etapa preliminar do projeto da planta de um novo produto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As composições dos componentes previstas são mostradas na tabela acima. 
A partir das informações apresentadas, conclui-se que as correntes 6 e 7 são: 
a) Os reagentes. 
b) Os Solventes inertes. 
c) Os produtos do processo químico. 
d) Os componentes leves da coluna 2 e 3. 
e) Os produtos puros do processo químico. 
 
2) (0,25 pt) 
O acetaldeído pode ser produzido a partir da oxidação do etanol em leito catalítico. Entretanto, o 
acetaldeído também pode ser oxidado nesse leito catalítico, o que dá origem ao dióxido de 
carbono. Esse processo é tipicamente conduzido nas seguintes condições: grande excesso de 
oxigênio, uso de etanol diluído e uso de nitrogênio como gás inerte. Devido a essas condições, 
pode-se admitir que não há mudança de volume no processo. 
As reações são irreversíveis, de primeira ordem para o etanol e para o acetaldeído, e são 
representadas simplificadamente a seguir. 
 
Considerando que se deseja maximizar a concentração do acetaldeído, avalie as afirmações a 
seguir, a respeito do modo de operação do reator responsável pela produção dessa substância. 
 
I. A reação deve ser conduzida em um PFR horizontal para que se evitem a formação de 
canais preferenciais e o acúmulo excessivo de catalisador nas partes inferiores do 
reator. 
II. A concentração de acetaldeído passa por um ponto de máximo, o que interfere na 
escolha do tempo de residência ótimo do reator. 
III. A temperatura é uma variável de projeto importante para se atingir o objetivo de 
maximizar a concentração de acetaldeído. 
IV. As condições operacionais consideradas ótimas para o objetivo em questão 
independem das velocidades específicas. 
É incorreto apenas o que se afirma em 
a) I e III 
b) I e IV. 
c) II e III. 
d) I, II e IV. 
e) II, III e IV. 
 
3) (0,25 pt) 
Diversos equipamentos são primordiais em processos químicos, sendo os reatores o coração de 
tais processos, visto que esses processam as reações químicas. Os principais reatores são o em 
batelada, o de mistura perfeita (CSTR), o empistonado (PFR) e o de recheio (PBR). 
No reator 
a) PFR, a concentração não varia com o tempo, mas varia com a forma do reator. 
b) CSTR, a concentração não varia com o tempo, mas varia com o espaço. 
c) PBR, a concentração varia com a massa de catalisador e com o espaço. 
d) CSTR, a concentração varia com o tempo e com o espaço. 
e) em BATELADA, a concentração varia com o tempo e com o espaço. 
 
4) (0,25 pt) 
Uma reação deve ser processada isotermicamente, em um ou mais reatores sem sistema de 
reciclos, nos quais os reagentes A e B em solução são alimentados em quantidades 
estequiométricas, levando à formação do produto de interesse C, segundo a reação A + B → C. A 
taxa de reação, r, é dada por 𝑟 =
𝑘𝐶𝐴𝐶𝐵
(1+𝐾𝐴𝐶𝐴)
3, na qual k e KA são constantes positivas e CA e CB são 
as concentrações dos compostos A e B, respectivamente. Os compostos no interior do reator estão 
em fase líquida. Nesse cenário, a configuração de reatores que fornece menor volume de reatores 
para uma dada conversão dos reagentes 
 
 
a) é um único PFR 
b) é um único CSTR 
c) é um CSTR seguido de um PFR 
d) é um PFR seguido de um CSTR 
e) não pode ser definida 
 
5) (0,25 pt) 
A cerca dos fundamentos de Engenharia das reações químicas para reatores ideais é correto 
afirmar: 
 
a) Reator CSTR: temperatura e composição uniformes no reator. 
b) Reator PFR: temperatura e composição não variam ao longo do reator. 
c) Reações químicas são reversíveis no que diz respeito à formação dos produtos. 
d) O uso de catalisadores altera o equilíbrio da reação. 
e) A cinética da reação não tem influência na determinação do volume do reator. 
 
6) (0,25 pts) 
Um CSTR é usado para decompor uma solução diluída de A. A decomposição é irreversível, com 
constante de velocidade (k = 3,45 h-1). O volume do reator é de 5 m³. Qual a vazão mássica 
aproximada da solução que pode ser tratada nesse reator se 90 % de decomposição for desejada. 
Sabendo que a densidade da solução é 998,2 Kg/m³. 
 
a) 9,13 m³/h 
b) 1,92 m³/h 
c) 9.116 kg/h 
d) 9,16 kg/h 
e) 1.913 kg/h 
 
7) (0,25 pt) 
Considere uma reação que se processa em fase líquida em dada temperatura. Abaixo está 
representado o inverso da taxa de reação do reagente A em função de sua conversão. Se 40 
mols/s do reagente A são alimentados a uma concentração de 3 mols/L, em um CSTR, desejando-
se atingir uma concentração de 0,9 mol/L de reagente na saída, o volume do reator, em m3, será 
aproximadamente de 
 
 
 
a) 420 
b) 0,42 
c) 560 
d) 0,56 
e) 180 
 
8) (0,25 pts) 
Em alguns processos químicos, tanto na indústria como nos laboratórios, os reatores possuem um 
papel fundamental. Sua utilização varia de acordo com as necessidades. 
Sendo assim, os reatores 
a) Em modo Batelada são muito utilizados,pois permitem uma produção contínua. 
b) Perfeitamente agitados (CSTR) estão presentes em vários processos devido à sua característica 
de escoamento não contínuo. 
c) Tubulares (PRF) apresentam um ou mais reagentes fluidos, que são bombeados através de 
uma tubulação. 
d) CSTR e em modo Batelada permitem a entrada de reagente durante o processo da reação. 
e) CSTR apresentam taxas de reação diferentes ao longo do reator. 
 
9) (0,25 pts) 
Um motor de foguete, Figura 1, queima uma mistura estequiométrica de combustível 
(hidrogênio líquido) em oxidante (oxigênio líquido). A câmara de combustão é cilíndrica, 90 
cm de comprimento e 50 cm de diâmetro, e o processo de combustão produz 144 kg/s de 
gases de escape. Se a combustão (equação química abaixo) estiver completa, encontre a 
taxa de reação do hidrogênio e de oxigênio, respectivamente. 
 
a) –rO2 = 4,527 x 104 mol/m³.s; -rH2 = 2,264 x 104 mol/m³.s 
b) -rH2 = 4,527 x 104 mol/m³.s; -rO2 = 2,264 x 104 mol/m³.s 
c) -rH2 = 2,829 x 104 mol/m³.s; -rO2 = 1,415 x 104 mol/m³.s 
d) -rH2 =1,415 x 104 mol/m³.s; -rO2 = 2,829 x 104 mol/m³.s 
e) -rH2 =1,415 x 103 mol/m³.s; -rO2 = 2,829 x 103 mol/m³.s 
 
 
10) (0,25 pts) 
 
A isomerização do butano 
n – C4H10 i – C4H10 
ocorreu adiabaticamente na fase líquida com uma vazão molar de entrada de n-butano igual a 60 
kmol/h e os dados Tabela abaixo foram obtidos. O arranjo de Reatores mostrado abaixo é utilizado 
 
 
X 0,0 0,2 0,4 0,6 0,65 
-rA(kmol/m³.h) 39 53 59 38 25 
 
Com isso, pergunta-se, qual o volume de cada um dos reatores, respectivamente. 
 
2,26 L (CSTR), 0,45 L (PFR) e 0,12 L (CSTR). 
2.260 L (CSTR), 450 L (CSTR) e 120 L (PFR). 
2.260 L (CSTR), 450 L (PFR) e 120 L (CSTR). 
2,26 m³ (PFR), 0,45 m³ (PFR) e 0,12 m³ (CSTR). 
2,26 m³ (PFR), 0,45 m³ (CSTR) e 0,12 m³ (PFR). 
 
BOA PROVA! 
 
 
FOLHA DE RESPOSTAS DAS QUESTÕES DISCURSIVAS 
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FOLHA DE RESPOSTAS DAS QUESTÕES DISCURSIVAS 
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FOLHA DE RESPOSTAS DAS QUESTÕES MÚLTIPLA ESCOLHA 
 
Questão 1 a b c d e 
Questão 2 a b c d e 
Questão 3 a b c d e 
Questão 4 a b c d e 
Questão 5 a b c d e 
Questão 6 a b c d e 
Questão 7 a b c d e 
Questão 8 a b c d e 
Questão 9 a b c d e 
Questão 10 a b c d e