Aula 5 - Comparação de Reatores

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Reatores – Aula 5 – Comparação Dimensional entre Reatores Contínuos 
 
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Notas de Aula - Reatores – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 
 
1 – Introdução - Resumo das Equações Gerais e seus Gráficos 
 
Reator Equação Gráfico 
Caso 
Geral ( )∫ −= A0
X
0
A
A
A Vr
dX N τ 
 
B
at
ch
 
Volume 
constante ( )∫ −= A
X
0
A
A
0 r
dXt AC = ( )∫ −−= A0AC AA r
dCt
C
 
 
Caso 
Geral ( )A
AfA
AA r
XX
C
τ
F
V 0
00
−
−== 
 
C
S
TR
 
Volume 
constante ( )A
AA
r
C-C
 τ 0−= 
 
Caso 
Geral 
( )∫ −== fA
X
0
A
A
AA r
dX
C
τ
F
V 
00
 
 P
FR
 
Volume 
constante ( )∫∫ −−−== fA
C
0A
C
A
AfA
X
0
A
A
A
0 r
dC
)r(
dXC
v
V τ
0
 
 
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Reatores – Aula 5 – Comparação Dimensional entre Reatores Contínuos 
 
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2 – Comparação de Volumes entre os Reatores de Mistura e Tubular 
Para uma reação química irreversível a equação de velocidade de forma geral é: 
 
n
ACk Ar =− 
 
 A análise desta equação de velocidade revela que ela é função da ordem da reação (n), e 
sendo assim três situações distintas podem existir: 
 a – Se n > 0, então a velocidade da reação DIMINUI com o tempo; 
 b – se n = 0, então a velocidade da reação PERMANECE CONSTANTE com o tempo; 
 c – se n < 0, então a velocidade da reação AUMENTA com o tempo. 
 
 A representação gráfica destas afirmações é abaixo apresentada: 
 
 
 
Por outro lado, as equações matemáticas básicas dos reatores isotérmicos ideais de 
mistura ou tubular conduzem a gráficos de ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
− Ar
1 versus XA. 
E estes gráficos revelam diferenças na razão entre o volumes de um reator tubular versus 
um reator mistura em função das diferentes ordens de reação: positiva, zero e negativa. 
 
 Mistura Tubular Conclusão
n>0 
 
Vm>VT 
n=0 
 
Vm=VT 
n<0 
 
Vm<VT 
 
( )AAAA r
1
ΔX
C
τ
F
V 
00
−== Af
AX
AiX AAA
dX
r
1
C
τ
F
V 
00
∫ ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−== 
 
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Conclusões: 
1 . Quanto maior o nível de conversão desejado para uma reação química, maior a 
diferença entre Vn e VT para ordens >0 ou <0. 
2 . Para reações de ordem zero: os volumes sempre serão iguais. 
 
 Analisando as equações especificas para um CSTR e um PFR e a equação geral, tem-se: 
CSTR PFR Equação geral 
( )A
A
A
n
A
n
r
X
F
V
C
τ 
00
−== (I) ( )∫ −== A
00
X
0
A
A
A
T
A
T
r
dX
F
V
C
τ (II) ( )nAA
n
A
n
An
AA Xξ1
)X(1C
kCk )(-r 0+
−== (III) 
 
Substituindo a equação de velocidade (III) em (I), tem-se que: 
( )
( )nAnA
n
AAA
A
n
A
n
X1kC
X1ξX
F
V
C
τ 
000
−== 
( )
( )nAnA
n
AAA
A
n
An1n 
An X1kC
Xξ1X
F
CV
C τ
00
0
0 −
+==− (IV) 
 
Substituindo a equação de velocidade (III) em (I), tem-se que: 
∫ −+== A
000
X
0 n
A
n
A
AAA 
A
T
A
T
)X(1Ck 
)dXXξ(1
F
V
C
τ 
( )
( ) A
X
0 n
A
n
A
n
AA
A
n
AT1n 
AT X X1C 
Xξ1 
k
1
F
CV
C τ A
00
0
0
d∫ −+==− (V) 
 
Dividindo as equações (IV) e (V), temos: 
( )( ) ( )( )
( )
( )
( )
( ) A
X
0 n
A
n
A
n
AAA
n
A
n
AAA
TA
n
A
nA
n
A
T
1n 
A
n
1n 
A
dX 
X1C 
Xξ1X
X1 
Xξ1X
 
FVC
FVC
C τ
C τ
A
0
00
00
0
0
∫ −+
−
+
==−
−
(VI) 
 
Se ξA = 0 ⇒ 
( )( ) ( )( ) ( )
( )
T
X
0 n
A
n
A
A
n
n
A
A
TA
n
A
nA
n
A
T
1n 
A
n
1n 
A
 
X1C 
dX
X1 
X
 
FVC
FVC
C τ
C τ
A
0
00
00
0
0
⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎣
⎡
−
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
−==
∫
−
−
 
 
Para n ≠ 1 ⇒ 
( )( ) ( )( ) ( )( )
T
n-1
A
n
n
A
A
TA
n
A
nA
n
A
T
1n 
A
n
1n 
A
 
1-n 
1X1
X1 
X
 
FVC
FVC
C τ
C τ
00
00
0
0
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ −−
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡
−==−
−
 
 
Para n = 1 ⇒ 
( )( ) ( )( ) ( )[ ]( )[ ]TA n
n
AA
TA
n
A
nA
n
A
T
1n 
A
n
1n 
A
 X1ln
X1X
 
FVC
FVC
C τ
C τ
00
00
0
0
−−
−==−
−
 
A partir da equação (VI), Levenspiel construiu em escala bi-logarítmica um gráfico (Figura 
6.1 – página 101 – Livro) que é extremamente útil para comparar capacidades de reatores CSTR 
versus PFR. 
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Exercícios – Parte 1 - Diferentes Tipos de Reatores 
 
 
1 – (P2 – 2006) - A reação homogênea em fase gasosa: C2H2Cl4 ⇒ C2HCl3 + HCl foi 
realizada a 100ºC e a pressão constante de 1 atm num reator descontínuo experimental. 
Os dados da tabela abaixo foram obtidos partindo-se de C2H2Cl4 puro. 
Suspeita-se que esta seja uma reação de primeira ordem. Confirme esta suspeita e calcule a 
equação de velocidade desta reação. 
 
t (min) V/Vo t (min) V/Vo 
0 1,00 8 1,82 
1 1,20 9 1,86 
2 1,35 10 1,88 
3 1,48 11 1,91 
4 1,58 12 1,92 
5 1,66 13 1,94 
6 1,72 14 1,95 
7 1,78 
 
Esta reação é realizada em reatores contínuos, a 100ºC e 10 atm, a partir de uma alimentação uma 
mistura de 50% em peso de C2H2Cl4 e 50% em peso de N2 como inerte. 
Qual o volume necessário para uma conversão de 70% de C2H2Cl4, a partir de uma velocidade de 
alimentação global de 10 mols/s? 
A) em um reator de mistura? 
B) em um reator tubular? [V = 10.833 L] 
 
 
2 – (P1 – 2007) - A reação em fase gasosa: A + B → R + S é de segunda ordem e sua 
equação de velocidade é conhecida: (-rA ) = (500 L/mol min)CACB. 
Esta reação será realizada em um reator tubular de 100 mL que opera com os seguintes parâmetros 
de alimentação: (i) – vazão = 50 mL/min e (ii) - CA0 = CB0 = 0,01 mols/L 
A - Qual a conversão obtida neste reator? [XA = 0,909] 
 
Mantidas constantes as condições de alimentação (vazão volumétrica e concentração dos 
reagentes): 
B) Qual o volume de um reator de mistura para se obter a mesma conversão? 
C – Qual a conversão a ser obtida em um reator de mistura de mesmo volume que o reator tubular 
inicial 100 mL)? [XA = 0,73] 
 
 
3 – (P1 – 2006) - A reação A → 2R + ½S é realizada em um reator tubular com as 
seguintes condições de reação e do reator: : 
(i) Reação = Primeira Ordem 
(ii) Fase da Reação = Gasosa 
(iii) Dimensões do Reator: diâmetro = 50 cm e comprimento = 6 m 
(iv) A alimentação é feita a partir da introdução de uma única corrente de alimentação com 60% 
em peso de A e 40% em peso de inerte. 
(v) Alimentação Global de 400 mols/hora 
(vi) Condições da corrente de alimentação: temperatura de 25 ºC e pressão de 4 atm. 
(vii) Temperatura do reator = 200 ºC 
(viii) Conversão obtida: 75% 
(ix) Pesos Moleculares: Reagente A = 38 g/mol ; inerte = 28 g/mol 
Qual o volume de um reator de mistura que opere nas mesmas condições de alimentação do reator 
tubular e na mesma conversão. [V = 2.978 L] 
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4 – (P1 – 2005) - A reação elementar de primeira ordem A → 2R + ½S ocorre em fase gasosa 
e será realizada em reatores contínuos com as seguintes condições de alimentação: 200oC e 12 atm e com 
uma vazão de alimentação de 10L/min. 
A Energia de Ativação da reação é 24.000 cal/mol. 
A constante de velocidade da reação a 150oC é 0,00673(min)-1. 
 
Para uma conversão desejada de 80 %, calcule: 
A – O volume de um reator de mistura a ser utilizado. (V = 642,3L) 
B – O volume de um reator tubular a ser utilizado. 
C - Se a alimentação for constituída de 40% molar de inerte, e todas as demais condições forem 
mantidas constantes (pressão, temperatura e vazão de alimentação), qual será a conversão a ser obtida no 
reator de mistura calculado acima (item A)? (XA = 0,835) 
 
 
5 – (P1 – 2002) - A reação em fase gasosa entre metano (A) e enxofre (B) é realizada a 600oC e a 
pressão atmosférica em um reator tubular, para produzir disulfeto de carbono e sulfeto de hidrogênio. A 
reação é de primeira ordem em relação a cada reagente e kB = 12 m3/(mol.h). 
As velocidades molares de metano e enxofre são 10 e 20 mols/h, respectivamente e após a reação 
a produção obtida de sulfeto de hidrogênio é de 4 mols/h. 
A - Calcule a conversão obtida neste reator e o seu volume. 
B – Se esta reação fosse realizada em um CSTR com o mesmo volume do reator tubular, qual seria 
a conversão? 
 
CH4 + 2 S2 → CS2 + 2 H2S 
 
 
 6 – (P1 – 2005) - Existem várias maneiras de se determinar a cinética de uma reação química. Uma 
maneira muito utilizada em reações em fase gasosa ocorrendo dentro de reatores fechados de paredes 
rígidas é acompanhar a evolução da pressão total do reator ao longo do tempo e em função disto 
determinar a evolução da pressão parcial dos reagentes. A reação 2A → R foi estudada através deste 
método a temperatura de 400ºC e os dados experimentais obtidos para a sua decomposição em fase 
gasosa foram os seguintes: 
 
t (s) 0 20 40 60 80 100 140 200 
pA (mmHg) 760 605 518 425 340 280 190 105 
 
Conhecendo-se a cinética desta reação a partir dos dados acima, deseja-se operar esta reação em 
reatores contínuos a 400ºC e pressão atmosférica, partir de uma alimentação constituída de 30% em moles 
de A e o restante de N2 (inerte). 
Para uma conversão desejada de 90%. 
A – Qual o volume de um reator de mistura a ser utilizado? (1321,4 L) 
B – Qual o volume de um reator tubular a ser utilizado? (335 L) 
C – Explique porque esses volumes são iguais ou diferentes. 
Dado: vazão = 100 L/min 
 
 
7 - (Exame 2.000) – A reação elementar em fase gasosa A → 3 R é efetuada em um reator 
contínuo operando a 100oC e 10 atm com uma taxa de escoamento molar de 2,5 mol/min e uma conversão 
desejada de 80 %. 
A – Calcule o volume de um reator de mistura necessário para esta operação. 
B – Calcule o volume de um reator tubular necessário para esta operação. 
C – Qual será a conversão obtida no reator de mistura (item A), se for introduzido junto um inerte na 
proporção de 1:1 mantidas constantes todas as demais condições? 
Dados : k = 0,00456 (min)-1 a 50oC e Ea = 20.300 cal 
Respostas: A) Vm = 251 L e B) Vt = 78 L 
 
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8 – (P2 – 2005) – (adaptada do Levenspiel 5.19) - Sabe-se que a reação: 
 
C2H5OCl + NaHCO3 ⎯→ C2H6O2 + NaCl + CO2 
 etileno bicarbonato etileno 
 cloridrina de sódio glicol 
 
é elementar e a sua constante de velocidade é 5,2 L/mol.h a 82ºC. Com base nessas informações, 
desejamos construir uma instalação piloto que permita verificar a possibilidade de se produzir etileno glicol a 
partir de duas alimentações disponíveis uma solução aquosa de 25% em peso de bicarbonato de sódio e 
uma solução aquosa de 40% em peso de etileno cloridrina. 
a) Qual o volume de um reator tubular necessário à produção de 30kg/h de etileno glicol com 95% 
de conversão, usando quantidades equimolares das alimentações disponíveis? [V = 516,1 L] 
b) Quais as dimensões de um reator de mistura que trabalhe nas mesmas condições de 
alimentação, conversão e produção do item (a)? [ V = 10.321 L] 
Admitir a temperatura de trabalho de 82ºC, em que a massa específica da mistura reagente é igual 
a 1,02 g/cm3. 
 
 
 
9 - (P2 – 2007) - Um reator tubular de 70 cm de diâmetro e 15,5 m de comprimento foi utilizado para 
testes com a reação gasosa de primeira ordem: A → 2R + ½S . 
A alimentação utilizada possuía 85% em peso de A (peso Molecular = 60 g/mol) e 15% em peso de 
inerte (peso Molecular = 4 g/mol). 
Os testes foram realizados a uma pressão total de 2 atm e a uma temperatura de 565ºC. 
A alimentação global utilizada neste reator foi de 250 moles/hora e a conversão obtida foi de 45 % 
do reagente A em produtos. 
Determine o volume de um reator de mistura para operar nas mesmas condições de alimentação e 
na mesma conversão. 
 
 
10 – (P1 – 2003) - A decomposição gasosa de A a alta temperatura ocorre de acordo com a 
seguinte equação estequiométrica: A → 3 R 
 Experimentos foram realizados em um reator batelada ideal, operando isotermicamente e a volume 
constante. A seguinte curva de concentração versus tempo foi obtida a partir de uma mistura com 75% em 
volume de A e o restante em inertes. 
 
0
1
2
3
4
5
6
7
0 5 10 15 20 25 30 35
t e mpo ( se gundos)
C
on
c 
(M
)
 
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 Operando com a mesma alimentação, isotermicamente e isobaricamente, um reator tubular, um 
reator de mistura e um reator batelada são comparados. 
 A – Qual o tempo espacial para os reatores contínuos (PFR e CSTR) para uma conversão de 100% 
 B – Qual o tempo de reação para o reator batelada para uma conversão de 100%? 
 C – Plote em um único gráfico as curvas de XA (eixo horizontal) versus tempo espacial ou tempo da 
reação (eixo vertical) para este caso estudado. 
 D – Se esta reação for realizada em um reator tubular de volume Vt e em seguida em um reator de 
mistura, o que você pode falar do volume Vm do reator de mistura no intervalo de conversão de 0 a 100%? 
Explique a sua resposta. 
 Respostas: A) τm = 30s e τT = 30s 
 B) t = 18,32 s 
 
 
 11 – (P2 – 2002 – questão extraída integralmente do Levenspiel) 
Holmes: Você diz que ele foi visto pela última vez tomando conta deste tanque... 
Gerente: Você quer dizer “reator de tanque agitado com transbordamento”, Holmes. 
 
Holmes: Perdoe a minha ignorância no seu jargão técnico, gerente. 
Gerente: Está bem; no entanto, você tem de acha-lo, Holmes. Imbibit era um sujeito esquisito; ele 
sempre ficava olhando fixamente para o reator, respirando profundamente e lambendo seus 
lábios, mas ele era o nosso melhor operador. Desde que ele foi embora, a nossa conversão de 
Googliox caiu de 80% para 75%. 
 
Holmes: (batendo no lado da cuba): A propósito, o que está acontecendo no tanque? 
Gerente: Somente uma reação elementar de segunda ordem, entre o etanole o googliox, se você 
entende o que eu falo. Naturalmente, nós mantemos um grande excesso de álcool, cerca de 
100 para 1 e... 
 
Holmes: (interrompendo): Intrigante; nós checamos cada direção possível da cidade e não encontramos 
uma simples pista. 
Gerente: ( Enxugando as lágrimas): Nós daremos um aumento ao sujeito – cerca de dois centavos por 
semana – somente se ele voltar. 
 
Watson: Perdão, mas permite-me fazer uma pergunta? 
Holmes: Certamente, Watson. 
 
Watson: Qual é a capacidade do tanque, gerente? 
Gerente: Cem galões Imperiais e sempre o mantemos cheio até a borda. Esta é a razão pela qual o 
chamamos de reator de transbordamento. Como você vê, nós o estamos operando na 
capacidade máxima – operação lucrativa, você sabe. 
 
Holmes: Bem, meu caro Watson, temos de admitir que estamos diante de um problema difícil, uma vez 
que não temos pistas conclusivas. 
Watson: Ah, aí é que você está errado, Holmes. (Então, virando-se para o gerente): Imbibit era uma 
pessoa grandalhona – cerca de 115 Kg, não era? 
Gerente: Sim, como você sabia? 
 
Holmes: (com espanto): Surpreendente, meu caro Watson! 
Watson: (Modestamente): Isto é bem elementar, Holmes. Nós temos todas as pistas necessárias para 
deduzir o que aconteceu com alegre companheiro. Mas antes de mais nada, alguém poderia 
me arrumar fumo para cachimbo? 
 
Com Sherlock Holmes e o gerente impacientemente esperando, o Dr. Watson se encostou sobre o 
tanque e lenta e cuidadosamente encheu seu cachimbo e – com um aguçado senso de dramaticidade – 
acendeu–o. Aqui, termina a nossa história. 
A) Que importante revelação Watson estava planejando fazer e como ele chegou a esta conclusão? 
B) Porque ele nunca fez a revelação? 
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12 - (P2 – 2006) - Você é um engenheiro de projetos de Chemical Word Industry e tem pala frente a 
missão de escolher o tipo de reator indicado para a formação do acetato de etila, a partir do álcool etílico e 
do ácido acético. Uma série de informações da reação e do reator é apresentada abaixo: 
 
A - Parâmetros da Reação: 
A1) – Reação Química: CH3 COOH + C2 H5 OH → CH3COOC2H5 + H2O 
A2) - Constante de Velocidade = 8,28 (L/mol.h) a 25º C. 
A3) - A reação é de primeira ordem em relação ao álcool etílico e também de primeira ordem em 
relação ao ácido acético. 
A4) – A reação ocorre em fase líquida à temperatura ambiente. 
 
B - Parâmetros Gerais 
B1) – Você deve testar os três tipos básicos de reatores, todos eles com volume de 100 Litros. 
B2) - A corrente líquida de alimentação possui uma concentração de álcool etílico de 2 moles/L e 
uma concentração de ácido acético de 4 moles/L. 
B3) - A conversão desejada em cada um dos reatores é de 60% de álcool etílico. 
B4) - Qualquer um dos reatores tem a sua produção diária obtida em 12 horas de trabalho 
ininterrupto. 
 
C - Parâmetros Específicos 
C1) Reator Batelada: o tempo de carregamento da mistura e o descarregamento dos produtos e 
reagentes não convertidos é de um minuto. 
C2) Reator Batelada: Tempo de operação é a soma do tempo de reação com o tempo morto. 
C3) Reatores Contínuos (mistura ou tubular): tempo de operação é o tempo especial do reator. 
C4) - O reator ideal será aquele que possuir menor tempo de operação e, consequentemente a 
maior produção diária. 
 
Pergunta-se: 
A) Com base em todas as informações dadas acima, qual dos três tipos de reatores você 
escolheria? Por quê? 
B) Qual a produção diária em kg de acetato de etila obtido no reator escolhido? 
 
 
13 – (Exame - 2004 / adaptada do Provão 1999) - Ao verificar seu e-mail ao chegar ao trabalho você 
encontra a seguinte mensagem: 
 
From: “Marco Antonio Pereira” marco@professordereator.com.br 
To: “Alunos da Engenharia Industrial” ... alunosEI9@faenquil.br 
Subject: Possível Questão de Prova 
Date: Mon, 21 Jun 2004 
 
Caros Alunos 
Considerando que vocês formam uma turma de alunos muito dedicada e que a grande maioria está de 
parabéns pela dedicação ao meu curso, proponho-lhes agora o seguinte desafio: analisar efetivamente o 
que está ocorrendo na fábrica de polimerização de glicóis da IFT Tecnologia no seu site de São José dos 
Campos. 
Recebi o seguinte e-mail, de um ex-aluno: 
 
Caro Marquinho 
Temos enfrentado sérios problemas com um reator instalado em nossa empresa. O Fabricante nos garantiu 
que teríamos uma conversão mínima de 75% se operássemos este reator a 120°C e pressão atmosférica . 
Isto efetivamente ocorreu durante os três primeiros meses de operação deste reator. 
Estamos tendo problemas desde que elevamos a temperatura para 180°C, pressionados pela necessidade 
de aumentar a produção. 
Para tentar melhorar a conversão, retiramos o recheio inerte e instalamos um sistema de agitação que 
estava disponível em nossa fabrica. Não conseguimos entender como um reator de três metros de 
comprimento e 20 cm de diâmetro pode ainda piorar seu desempenho, mesmo depois de instalarmos o 
sistema de agitação. 
Claro que tratamos de alterar a vazão para manter a razão volume/vazão constante, conforme aprendemos 
em suas aulas de reatores na FAENQUIL. 
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Reatores – Aula 5 – Comparação Dimensional entre Reatores Contínuos 
 
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Notas de Aula - Reatores – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 
 
Por favor, você poderia com urgência nos dar o seu parecer do que possa estar ocorrendo. 
 
Meu desafio para vocês: 
A) Quais são as possíveis razões envolvidas na diminuição da conversão provocada pelo aumento 
da temperatura; 
B) Qual a causa da diminuição da conversão após a instalação do sistema de agitação, apesar de 
mantida a razão volume/vazão constante.. 
Apresente suas considerações de forma clara e objetiva. Não escreva um testamento e sim 
respostas curtas e objetivas. 
 
 
14 – (P2 – 2003) - Você começa a trabalhar em uma empresa e em um belo dia de sol claro e 
tempo ensolarado, você é chamado para uma reunião onde se analisa um possível equívoco cometido na 
compra de um reator. Você permanece quieto e escuta seu gerente ler o relatório que recebeu de seu chefe 
de produção: 
“Prezado Gerente 
Informo que a troca que fizemos do reator de mistura por um reator tubular com o objetivo de 
aumentar a conversão não funcionou. Assim como combinado, mantive todas as condições de operação 
constante, vazão, concentração de entrada e estou controlando muito bem a temperatura de operação do 
novo reator tubular para que ele opere isotermicamente na mesma temperatura do reator de mistura antigo. 
Como o novo reator tubular tem exatamente a mesma capacidade do reator de mistura antigo, não consigo 
entender o que possa estar acontecendo pois a conversão obtida neste novo reator é exatamente a mesma 
do anterior. Já fiz tudo que é possível. Garanto-lhe que não existe contaminação no lote de alimentação e 
nem impurezas que possam estar comprometendo o desempenho deste novo reator. Simplesmente, já 
repeti a operação várias vezes com absolutamente todas as condições iguais as anteriores e a sua previsão 
de que o novo reator tubular iria aumentar a conversão não está funcionando. A conversão permanece a 
mesma. Preciso de sua ajuda, pois suponho que algum equivoco foi cometido por nossa equipe de 
projetistas. Por favor, o que está acontecendo? O que devo fazer? 
Atenciosamente 
Chefe de produção 
Terminada a leitura, você tem uma opinião formada sobre qual foi o possível equivoco cometido e 
começa a falar: “Meu caro Gerente, em minhas aulas de Reatores naFaculdade, tive um professor que 
falava que não existe verdade absoluta em nada e estamos diante de um caso destes. Na minha opinião o 
erro pode ser o seguinte:......” 
 
 
 
Exercícios – Parte 2 - Análise de Reatores a partir de Gráficos Cinéticos 
 
 
1 – (P1 – 2006) - Análises experimentais em uma reação química em fase liquida do tipo A → R 
permitiram encontrar a velocidade da reação em função da concentração molar conforme mostrado na 
tabela abaixo onde (-rA) é dado em mols/litro.minutos e CA em mols/litro. 
 
(-rA) 0,05 0,1 0,2 0,33 0,25 0,125 
CA 1 2 4 6 8 10 
 
Para um reator tubular, determinar: 
A) O volume necessário para uma conversão de 20% a partir de uma alimentação de 10L/min com 
CAO = 10 M? 
B) A vazão (L/min) utilizada em um reator de 66L, onde se obteve uma conversão de 66,7% a 
partir de uma concentração de um CAO = 6 M? 
C) A concentração de saída de um reator de 100L, operando a uma vazão de 40 L/min e com CAO 
= 10 M? [CA= 9,7M] 
D) O volume necessário para diminuir a concentração do reagente de 9M para 1M com uma 
vazão de operação de 1 L/min. [V = 51,6 L] 
 
 
U S P – E E L - E s c o l a d e E n g e n h a r i a d e L o r e n a 
Reatores – Aula 5 – Comparação Dimensional entre Reatores Contínuos 
 
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Notas de Aula - Reatores – Prof. Dr. Marco Antonio Pereira 
 
2 – (P1 – 2007) - Análises experimentais em uma reação química do tipo A → R permitiram 
encontrar a velocidade da reação em função da concentração molar conforme mostrado na tabela abaixo 
onde (-rA) é dado em mols/litro.minutos e CA em mols/litro. 
 
(-rA) 0,44 0,57 0,70 0,80 0,90 0,84 0,80 0,70 
CA 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 
 
A partir de um gráfico de (1/-rA) versus CA, deseja-se saber: 
 
A) O tempo da reação em um reator batelada para que CA diminua de 1,0M para 0,5M? [t = 39 s] 
B) O volume de um reator tubular para uma conversão de 80% de uma alimentação de 600 mols de 
A/hora com CAO = 1,5 M? [V = 9,9L] 
C) O volume de um reator de mistura para uma conversão de 80% de uma alimentação de 1200 
mols de A/hora com CAO = 1,0M? 
D) O volume de um reator de mistura para uma alimentação de 2.000 mols de A/hora com CAo = 2,0 
M e CAf = 0,5 M ? [V = 39,5L] 
 
 
3 – (Exame – 2000) – A reação em fase liquida A → R + S é uma reação auto catalítica e a sua 
velocidade em função da concentração molar foi estudada. Os valores obtidos estão na tabela abaixo: 
 
CA (M) 1,5 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 
-rA (M-1h-1) 7,26 12,94 17,73 21,65 24,68 26,84 28,12 28,51 
 
CA (M) 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 
-rA (M-1h-1) 28,03 26,66 24,42 21,30 17,29 12,41 8,33 
 
A) Qual o volume de um reator tubular para uma conversão de 80% de uma alimentação de 400 
moles A/hora com CAo = 0,5 M ? (V = 21,3 L) 
B) Qual o volume de um reator de mistura para uma conversão de 30 % de uma alimentação 
de 1.000 moles de A/hora com CAo = 1,50 M ? (V = 11,7 L) 
 
 
4 – (Exame 2002) - Determinada reação química A → produtos tem a sua velocidade estudada 
cineticamente em função de várias concentrações molares e os resultados encontrados são os seguintes: 
 
CA(mol/L) 0,1 0,2 0,4 0,6 1,1 1,4 1,6 2,0 
-rA (mol/L.min) 0,09 0,18 0,36 0,54 0,65 0,78 0,98 1,54 
 
Calcular o volume de um reator de mistura para uma conversão de: 
A – 60% de uma alimentação de 400 mols de A/hora com CAO = 0,50 M. [V = 22,2 L] 
B – 80% de uma alimentação a 6 L/min e CAO = 2,0 M. 
 
Calcular o volume de um reator tubular para uma conversão de: 
C – 60% de uma alimentação de 400 mols de A/hora com CAO = 0,50 M. 
D – 80% de uma alimentação a 6 L/min e CAO = 2,0 M. . [V = 13,8 L] 
 
5 - (P1 – 2001) - A reação em fase liquida A → produtos é complexa e o seu estudo foi realizado 
em um reator tanque com agitação continua. A sua cinética foi estudada anteriormente e os seguintes 
resultados foram obtidos: 
 
CA (M) 0,5 1 2 3 4 5 
-r A (M/min) 0,01 0,02 0,04 0,09 0,16 0,25 
 
A – Qual o volume de um reator com uma alimentação de 100 moles de A/hora, concentração molar 
de 20 M e operando com 90% de conversão? [V = 37,5] 
B – Qual a conversão que ocorre em um reator de 20 Litros, com uma vazão de alimentação de 0,1 
L/min e uma concentração inicial de 5 M ? 
C – Qual a concentração final do reagente em um reator de 4 Litros, com uma vazão de 
alimentação de 0,1 L/min e uma concentração inicial de 5 M? [CA = 2,5 M] 
D – Qual a vazão de alimentação de um reator de 1 m3, com concentração inicial de 5 M e 
conversão final de 90%? [vo = 2,22 L/min]