1 Lista de calculo de reatores

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CENTRO UNIVERSITÁRIO DO LESTE DE MINAS GERAIS - UNILESTE 
 
Disciplina: Cálculo de Reatores 
Professora: Leticia Fabri Turetta 
Email: leticia.turetta@p.unileste.edu.br 
Semestre: 2º/2021 
Período: 8º noturno 
 
 
 
1° Lista de exercícios 
 
1) Os reatores químicos são equipamentos nos quais ocorrem reações químicas. Projetar um reator 
é uma tarefa exclusiva dos engenheiros químicos. Existem diversas formas de classificar um reator 
químico. Cite 3 formas e explique cada uma delas. 
 
2) Todo projeto de reator químico parte de uma equação comum. Qual é essa equação? Explique 
cada termo. 
 
3) Em relação ao projeto de reatores em batelada, responda: 
a) Qual o conceito principal da forma de condução de um processo em batelada? 
b) Qual a importância da cinética de reação nos projetos de reatores em batelada (use equações para 
explicar)? 
c) Quais são as principais aplicações dos reatores em batelada? 
d) Demostre o equacionamento (passo a passo) de como chegar na equação de projeto do reator em 
batelada (−𝑁𝑗0
𝑑𝑋
𝑑𝑡
= 𝑟𝑗 ∙ 𝑉). 
 
4) A reação abaixo é feita em um reator batelada e em fase gás. Introduz-se o reagente com 10% de 
N2 a 2 atm e 450ºC, quando se dá o início da reação. 
 
𝐶2𝐻4𝑂 → 𝐶𝐻4 + 𝐶𝑂 
 
Após 50 min, a pressão atingiu 3,3 atm. A reação é irreversível e de 1ª ordem. Calcule a constante 
cinética. Considere o êmbolo travado (Resposta=0,0256 min-1). 
 
5) Uma reação 𝐴 → 2𝑅, com equação de taxa dada por (−𝑟𝐴) = 𝑘𝐶𝐴
2, ocorre em fase líquida. O 
reagente A é introduzido com concentração inicial igual a 1,5 mols/cm³ e sua conversão é de 80%. 
Calcule o volume do reator visando a uma produção de 20 kg/dia. O tempo de abertura, limpeza e 
carregamento do reator foi de 46 min e a densidade da mistura final foi de 8,80 kg/m³. Dado: k=0,36 
cm³/mol.min. (Resposta=84 L). 
6) Em relação ao projeto de reatores PFR e CSTR, responda: 
a) Quais as diferenças entre o reator CSTR e PFR? 
b) Demostre o equacionamento (passo a passo) de como chegar na equação de projeto do reator em 
CSTR. 
c) Qual a diferença entre a equação geral de projeto do CSRT para a equação do PFR. 
 
 
7) Considere que a reação em fase gasosa 
 A B + C 
 Ocorre a 350 K e 2 atm com (−𝒓𝑨) = 0,253𝐶A2 [mol/m3.s] e 𝐶A em mol/m3 ‘A’ puro é alimentado 
ao reator numa taxa de 8 mol/s e a conversão desejada é XA= 0,99. 
A) Determine o volume de um PFR necessário para efetuar esta operação. 
Resposta 𝑉 = 2,44 𝑚3. 
B) Determine o volume de um CSTR necessário para efetuar esta operação. 
Resposta 𝑉 = 253 𝑚3. 
C) Discuta os resultados encontrados na letra A e B. 
mailto:leticia.turetta@p.unileste.edu.br
http://www.unilestemg.br/
Dicas: 
1-Gás ideal; 
2- Utilize as tabelas com resolução de integrais no livro do Fogler. 
 
8) A reação de decomposição em fase liquida A → R + S + 2T obedece a seguinte 
equação de velocidade: 
 
onde k = 8,6 h-1 e K é 0,50 (L/mol). 
Esta reação é realizada em um reator CSTR que é alimentado por uma mistura equimolar do 
reagente A com um solvente inerte I, sendo CAo = 0,75 mol/L e a vazão de alimentação é de 1000 
L/h. 
A) Qual a volume deste reator necessário para uma produção de 1200 mols de T/h? 
Resposta V=500 L 
B) Caso esta reação ocorra em fase gasosa, qual seria a conversão a ser obtida no reator CSTR 
calculado anteriormente, considerando a mesma alimentação? 
Resposta X=0,669 
Dica: Para o reator em fase gasosa a conversão é determinada resolvendo a equação de segundo 
grau. 
 
9) (ENADE 2011) Apresentar o cálculo 
 O etilenoglicol é um produto de interesse para a indústria química. Suas principais aplicações são 
como anticongelante e como matéria-prima na produção de fibras de poliéster. O etilenoglicol é 
produzido pela hidrólise do óxido de etileno, segundo a reação: 
 
C2H4O + H2O → C2H4(OH)2 
 
 Óxido de etileno Etilenoglicol 
 
Uma empresa produz etilenoglicol em um reator, que opera a 60°C, por meio da reação de hidrólise 
do óxido de etileno catalisado por ácido sulfúrico, com excesso de água no meio reacional. Sabe-
se que a reação é de primeira ordem em relação ao óxido de etileno e que a conversão do óxido 
de etileno é de 70%. A vazão de alimentação do reator é 1 000 L/min e a velocidade específica da 
reação (k) é 0,3 min-1. No reator usado para esta reação, a concentração de um dado componente 
não varia com o tempo e também não varia no espaço (em função da posição dentro do reator). 
Com os dados apresentados, conclui-se que o tipo de reator usado por essa empresa para produzir 
o etilenoglicol e o volume aproximado desse reator são, respectivamente, 
(A) PFR e V = 3 150 L 
(B) CSTR e V = 7 778 L 
(C) CSTR e V = 3 333 L 
(D) PFR e V = 1 150 L 
(E) PFR e V = 945 L 
(Resposta B)