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Lista de Exercícios

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2ª Lista de Exercícios - Processos Químicos II 
1. O dicloroetano pode ser obtido a partir da reação do etileno com o gás cloro conforme apresentado abaixo. 
Esta reação é classificada como simples e irreversível. 
Cl2 + C2H4  C2H4Cl2 
Para este caso, pergunta-se: 
a) Qual é o valor de conversão que deverá ser especificado como meta? Justifique a sua resposta. 
b) Nos processos químicos, quando existe mais de um reagente na alimentação é aconselhável que um deles 
seja adicionado em excesso para que tentar aumentar a conversão. Que fatores você iria analisar para definir 
que reagente seria colocado em excesso? 
a) Como a reação é simples (não há reações laterais), a meta da conversão a ser projetada deverá ser a 
mais alta possível, sendo normalmente adotado como ponto de partida o valor de 95%. 
b) Os fatores normalmente avaliados são: custo da matéria-prima, facilidade de separação (efluente do 
reator), o que normalmente leva a um menor custo no projeto e operação, segurança, toxicidade, 
corrosão etc. 
2. Considere as seguintes reações apresentadas abaixo: 
 
Quais as configurações de reator ideal que você escolheria para fazer o produto D? Qual é o reagente que 
deverá ser adicionado em excesso para aumentar a seletividade? Justifique a sua resposta. 
 r1/r2 = CA* CB
1,5 
Para aumentar a seletividade deve-se ter r1 > r2 e isto é favorecido trabalhando com concentrações altas de A e 
B. Assim, o reator ideal recomentado é o PFR ou batelada, dependendo do modo que a unidade irá operar. 
Além disso, para aumentar a seletividade deve colocar B em excesso, fazendo deste modo que a razão r1/r2 
seja maior do que se o reagente A fosse adicionado em excesso. 
3. Considere a seguinte reação de formação do clorometano: 
CH4 + Cl2  CH3Cl + HCl 
No entanto existem reações secundárias que levam a produção de subprodutos: 
CH3Cl + Cl2  CH2Cl2 + HCl 
CH2Cl2 + Cl2  CHCl3 + HCl 
CHCl3 + Cl2  CCl4 + HCl 
A partir dos dados apresentados, pergunta-se: 
a) Como podem ser classificadas as reações apresentada acima? Múltiplas em série e paralelo 
b) Qual reagente deverá ser adicionado em excesso? Justifique a resposta. 
O metano, já que o cloro participa das reações laterais, favorecendo, portanto o aumento da seletividade. 
c) Cite uma operação que pode inserida no processo com o objetivo de aumentar a seletividade? 
Adição de metano em excesso e a remoção do clorometano. 
4 Considere as seguintes reações múltiplas em paralelo, onde D é o produto desejado e I é o indesejado. 
 
A Figura 1 mostra a dependência das constantes de velocidade da reação (k1 e k2) com a temperatura, segundo 
a lei Arrhenius. Sabendo que o ponto de intersecção das duas retas ocorre na temperatura de 75
o
C, pergunto 
qual seria a temperatura recomendada para conduzir a reação de modo a aumentar a seletividade? Justifique a 
sua resposta? 
 
Figura 1 
Nota: equação de Arrhenius Sendo: k0 = fator de frequência, E = energia de ativação e 
R = constante universal dos gases. 
Para aumentar a seletividade deve-se escolher a Temperatura onde a constante cinética da reação de D seja 
maior do que a de I. Neste caso, isto ocorre para temperaturas acima de 75ºC. 
5. Que condição de operação favorecerá a formação de R? 
 
A + B  2R 
 A + B  S + T 
Como E1 > E2, o aumento da temperatura favorece a obtenção de R. 
Colocar A em excesso para favorecer a obtenção de R, ou seja, B diluído em A. 
 
 
6. Completar a tabela abaixo, indicando: a condição recomendada para alimentação e o tipo de reator ideal. 
 
Mecanismo Cinética da reação 
Tipo de reator Ideal 
processos contínuo e 
batelada 
Condições recomendáveis para a alimentação 
R1 + R2  P 
R1 + R2  B 
r1 = k1(CR1)
2
 CR2 
r2 = k2 CR1 (CR2)
0.5
 
PFR ou 
Batelada 
Adicionar R1 em excesso 
R1 + R2  P 
R1 + R2  B 
r1 = k1 CR1
 
(CR2)
0.5
 
r2 = k2 (CR1)
1.5
 CR2 
CSTR (continuo) 
Semibatelada (batelada) 
A concentração das duas alimentações deve ser 
minimizada por meio da adição progressiva ou por 
diluição prévia. 
R1 + R2  P 
R1 + R2  B 
r1 = k1(CR1)
1.5
 CR2 
r2 = k2 CR1 CR2
 
PFR ou 
Batelada 
Adicionar R1 em excesso 
R1 + R2  P 
R1 + R2  B 
r1 = k1(CR1)
1.5
 CR2
0.5
 
r2 = k2 CR1 CR2 
PFR/CSTR em serie 
Semibatelada 
a1>a2 e b1<b2 : a CR1 e CR2 => 
Diluir R2 em R1

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