3Cintica_20200320222842

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Eq. geral do balanço molar:
Entrada - Saída + Geração = Acúmulo
  			
- Obtenção de eq. para os diversos tipos de reatores industriais
- Determinação de tempo e volume para conversão reagentes em produtos
Reatores			
Reator em batelada – (BR)	Batch Reactor
- Reator carregado com toda a matéria-prima
- Agitação mecânica
- Após a reação, o produto é retirado
- Pequena escala; novos produtos	Abertura no topo do reator
- Altas conversões
- Menor investimento inicial; Alto custo de mão-de-obra
- Estado não estacionário
- Ind. alimentícia, farmacêutica, química fina
 	
			ordem zero	
				1ª ordem
				2ª ordem
Mostrar, a partir da eq. do balanço molar, como as eq. abaixo foram obtidas	
			ordem zero	
				1ª ordem
				2ª ordem
Reator Tanque Agitado Contínuo (CSTR) 
Continuous Stirred Tank Reactor
- Reações homogêneas
- Reator de mistura
- Agitação
- Escoamento contínuo
- O tempo não é variável no processo
- Estado estacionário
sem alter. nas variáv. do processo – temp., conc., veloc.; acúmulo 0
- Alimentação e descarregamento de igual volume
- Processos sem paradas
 		
	
					 ordem zero
					 1ª ordem
					 2ª ordem
	
	
	
					 ordem zero
					 1ª ordem
					 2ª ordem
Reator Tubular (PFR)
Plug Flow Reactor
-	Reações homogêneas
-	Sem agitação
-	Escoamento contínuo na direção do fluxo
 
	
					 ordem zero 	
				 1ª ordem
	
			 2ª ordem 	
	
	
					 ordem zero 	
				 1ª ordem
	
			 2ª ordem 	
	
	Reator	Ci (tempo)	Ci (posição)
	BR	varia	não varia
	CSTR	não varia	não varia
	PFR	não varia	varia
Reator de Leito de Recheio (PBR)
Packed-Bed Reactor
- Reações heterogêneas
- Reator de leito fixo
- Componentes – fase líq ou g
- Catalisador – fase sól
- Taxa de reação – em função da massa do catalisador
- FCC
Reator de Leito de Recheio (PBR)	Packed-Bed Reactor
- Tubo cilíndrico 
- Reações heterogêneas
- Conversão ocorre na superfície de um catalisador
	-rA = mol A / tempo.massa do catalisador	
- A massa do catalisador (w) é importante para a velocidade da reação.
- O volume do reator tem importância secundária.
 
	
				 ordem zero
			 1ª ordem
	
			 2ª ordem
			
	
				 ordem zero
			 1ª ordem
	
			 2ª ordem
			
Ex.:
1. A reação A → B deve ser conduzida isotermicamente em um reator de escoamento contínuo. Projeta-se que a vazão volumétrica de entrada (ν0) seja de 20 m3/h e a vazão molar de entrada (FA0) seja 8 kmol/h. Estima-se também que o reator projetado deva operar com uma conversão de 93% de A. A reação tem uma lei de velocidade estimada em -rA = kCA, onde o k = 0,06 s-1. Com base nestas informações, determine os volumes que deveriam ter os reatores CSTR e PFR para que sua operação atenda aos requisitos descritos acima.
Ex.:
2. Se a mesma reação da questão 1 tiver uma velocidade estimada em -rA = kCA2 (com k = 115 m3/mol.h), quais seriam os volumes para os reatores CSTR e PFR? 
 
3. Se a mesma reação da questão 1 tiver uma velocidade estimada em -rA = k (com k = 0,8 mol/h.m3), quais seriam os volumes para os reatores CSTR e PFR? 
Ex.:
4. Se a mesma reação apresentada na questão 5 demandasse um leito catalítico para promover a conversão de A para B, determine as massa necessária de catalisador no reator PBR para a situação em que a taxa de reação é -rA = kCA (k = 0,004 s-1), considerando os mesmos parâmetros de projeto, como a vazão molar, vazão volumétrica e conversão de A. Considere que a massa específica do catalisador seja 2420 kg/m3.
Ex.:
5. A reação A → B + C é conduzida isotermicamente em um reator de batelada de 16 m3. 17 mols de A puro é colocado inicialmente no reator. O reator é bem misturado. Se a reação é de primeira ordem (-rA = kCA com k = 0,111 min-1), calcule o tempo necessário para converter 99,3% dos mols de A no reator.
6. Se a mesma reação da questão 9 for considerada de segunda ordem, com a taxa estimada em -rA = kCA2 (k = 67 m3/mol.h), determine o tempo necessário para promover a conversão desejada (levando em consideração os parâmetros de n° de mols inicial, final e volume do reator).