CCR1-Lista exercicio

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<p>UNIVERSIDADE FEDERAL DO MATO GROSSO DO SUL</p><p>INSTITUTO DE QUÍMICA</p><p>ENGENHARIA QUÍMICA</p><p>Disciplina: Reatores homogêneos.</p><p>Lista de exercícios</p><p>(UNIDADE 2)</p><p>VALE 1,0 PONTOS!</p><p>Entrega individual: 26/05/2023 – Data da avaliação 2.</p><p>Só irá receber 1,0 pontos, se a lista estiver completa!</p><p>Questão 1. A temperatura de 650°C, o vapor de fosfina se decompões como segue:</p><p>4PH3→P4 (g) + 6H2</p><p>Velocidade: -rA = (10 h-1). Cfosfina.</p><p>Para uma alimentação de 2/3 de fosfina e 1/3 de inerte, qual é a capacidade necessária de</p><p>um reator pistonado, operando à temperatura de 649°C e 11,4 atm., para converter 75%</p><p>de 10 mols de fosfina/h.</p><p>Questão 2. Um reagente gasoso A se decompões como mostrado a seguir:</p><p>A→3R, segundo uma cinética: -Ra = 0,6. min-1.CA.</p><p>Encontre a conversão de A, se a alimentação for composta por 50% de A e 50% de inerte</p><p>(V0=180 L/min, CAO=300 mmols/L) e se o reator de mistura perfeita possuir um volume de</p><p>1m3.</p><p>Questão 3. Monte uma tabela com as principais características do reator batelada (com ou</p><p>sem alimentação), PFR e o CSTR. Indique também alguns exemplos do uso desses reatores</p><p>na indústria química.</p><p>Questão 4: Um engenheiro de processos pretende trabalhar com três reatores pistonados</p><p>em um arranjo em paralelo (Figura 1). Qual deve ser a fração das alimentações de modo</p><p>que a conversão seja a mesma em cada linha. (Adaptado do LEVENSPIEL, 2000.</p><p>Figura 1 – Disposição de reatores pistonados em arranjo paralelo.</p><p>Questão 5: Um engenheiro químico pretende fazer um arranjo de reatores com CSTR (100</p><p>L) e o PFR (100L) em série, porém não sabe qual será mais eficiente, ou melhor, qual arranjo</p><p>tem maior eficiência de conversão. A cinética segue uma cinética de ordem 2 e a conversão</p><p>na saída do CSTR é 0,75. Calcule.</p><p>a) A conversão na saída do segundo reator. (CSTR + PFR).</p><p>b) A conversão do segundo reator considerando um sistema inverso do primeiro</p><p>(PFR+CSTR). Lembre-se que o PFR possui uma conversão melhor do que do reator</p><p>CSTR.</p><p>Questão 6. Para uma reação irreversível, em fase líquida, de primeira ordem (CAO=10 mol/L),</p><p>a conversão é de 90% em um reator pistonado. Pede-se: (considere v0 = 3L/s. (LEVENSPIEL,</p><p>2000).</p><p>a) Se 2/3 da corrente que deixa o reator forem reciclados para a entrada do reator e</p><p>se a produção do sistema global reator – reciclo for mantida inalterada, o que isto</p><p>afetará a concentração do reagente A do sistema?</p><p>b) Considere qual valor de R poder alterado para 1/3 da corrente que deixa o reator.</p><p>Questão 7. A reação elementar em fase líquida A → R ocorre a 25°C em uma combinação</p><p>de dois reatores tubulares em série. A concentração de A na entrada do primeiro reator é</p><p>de 1,5 mol/L e a constante de velocidade desta reação a 25°C é 2,1 L/mol.h.</p><p>a) Se os dois reatores forem agrupados em paralelo, com 50% da mistura A</p><p>alimentada em cada reator, qual será a conversão obtida?</p><p>b) Se os dois reatores forem agrupados em paralelo, com uma alimentação dividida</p><p>em 30% para uma corrente e 70% na outra corrente, qual será a conversão obtida?</p><p>Questão 8. Determine o volume de reator de escoamento empistonado necessário para</p><p>produzir 300 milhões de libras de etileno por ano a partir do craqueamento de uma</p><p>corrente de etano puro. A reação é irreversível (fase gasosa) e segue uma lei de velocidade</p><p>elementar. A meta é alcançar 80% de conversão do etano, operando o reator</p><p>isotermicamente a 1100 K e a pressão de 6 atm. A velocidade especifica da reação a 1000</p><p>K é de 0,072 s -, e a energia de ativação 82 Kcal/mol e vazão molar de etano é 193 mol/s.</p><p>𝐶2𝐻6 → 𝐶2𝐻4 + 𝐻2</p><p>Questão 9. Uma reação elementar, em fase aquosa e irreversível do tipo: A+B→ R+S, ocorre</p><p>isotermicamente. Iguais taxas volumétricas de duas correntes líquidas são introduzidas em</p><p>um tanque de mistura de 4 L. Uma corrente contém 0,020 mol de A/L e a outra contém</p><p>1,40 mol de B/L. A corrente misturada passa então através de um reator pistonado de 16</p><p>L. Constatamos que algum R é formado no tanque de mistura, sendo sua concentração</p><p>igual a 0,002 mol/L. Considerando que o tanque de mistura age como um reator de mistura</p><p>perfeita, encontre a concentração de A na saída do reator pistonado e a conversão global,</p><p>assim como a fração da concentração inicial de A que foi convertida no sistema.</p><p>Questão 10: Um reator PFR de volume V1 e um reator CSTR de volume V2 de modo que</p><p>V2 = 2V1, operam em sistema paralelo. A reação ocorre seguindo uma cinética de primeira</p><p>ordem em fase aquosa (A → B), considerando que a alimentação é introduzida da seguinte</p><p>forma: 30% de FAO é introduzida no PFR e o restante no CSTR. Pede-se: (considere que 𝜏𝑘</p><p>= 1). Pede-se: (Adaptado de AGUIAR – Notas de aula – Reatores Químicos – USP/Lorena).</p><p>a) Considerando sistema em paralelo dos dois reatores. A conversão em cada reator e a</p><p>conversão global.</p><p>b) Considerando para o caso contrário CSTR seguido do PFR. A conversão em cada reator</p><p>e a conversão total (considere que entra CAO =1 mol/L).</p><p>Questão 11. Temos 90% de conversão de uma alimentação líquida (CAO = 10 mols/L) em</p><p>nosso reator pistonado, com reciclo de produto (R =2). Se fecharmos a corrente de reciclo,</p><p>quanto diminuirá a taxa de processamento de nossa alimentação para a mesma conversão</p><p>de 90%. Considere que a reação segue uma cinética de ordem.</p><p>Questão 12. Acetaldeído, etano, além de outros hidrocarbonetos, provenientes de</p><p>uma unidade de produção são misturados e passam por dois reatores PFR em</p><p>paralelo. A 520°C dá-se preferencialmente a decomposição do acetaldeído em</p><p>metano e monóxido de carbono, porém a 800°C o etano decompõe-se em etileno</p><p>e hidrogênio. Introduz-se uma mistura molar de 9% de acetaldeído, 8% de etano e</p><p>vapor da água como diluente. Os demais componentes são desprezíveis. O primeiro</p><p>reator opera a 520°C e 1 atm. enquanto o segundo reator opera a 800°C e 1,4</p><p>atm. Quer-se uma conversão de 60%. Qual deve ser a razão molar de entrada,</p><p>admitindo que os reatores tenham o mesmo volume. (k1 = 0,33 L/mol.s (520°C) e</p><p>k2=0,685 s-1).</p><p>“Para conhecermos os amigos é necessário passar pelo sucesso e pela desgraça. No sucesso,</p><p>verificamos a quantidade e, na desgraça, a qualidade”.</p><p>Confúcio.</p>