Roteiro Pratica CSTR e PFR (MF)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA
ESCOLA POLITÉCNICA
MESTRADO EM ENGENHARIA QUÍMICA
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ROTEIRO PARA PRÁTICA DE REATORES
PRÁTICA: Estudo do CSTR e PFR em regime estacionário
1 – OBJETIVOS
O objetivo da presente prática é aplicar as equações de projeto de um CSTR e PFR, em regime estacionário e temperatura constante, a fim de investigar as limitações das equações de projeto frente a dados experimentais. 
2 – REAÇÃO ESCOLHIDA
Saponificação do Acetato de Etila pelo Na OH em fase líquida.
CH3-COO-C2H5 + NaOH → CH3-COONa + CH3CH2OH
 Acetato de Etila Hidróxido de Sódio Acetato de Sódio Álcool Etílico
3 – DISPOSITIVO EXPERIMENTAL
O esquema simplificado do aparato experimental que será utilizado neste trabalho encontra-se no final deste roteiro. O fluxograma ilustrado indica a existência de dois processos conjugados, o do CSTR e o do PFR. Apesar de fazerem parte de um mesmo sistema, a operação de cada um dos reatores será individual, bastando para isso, manipular as devidas válvulas. 
A finalidade desta prática é trabalhar com o reator CSTR (480 mL) e PFR (840 mL) individualmente e em série. Portanto, será necessário jogo de válvulas e conexões de mangueiras de maneira a atender as condições solicitadas. O processo é formado pelo Tanque 1 (CH3-COO-C2H5), Tanque 2 (NaOH), Bomba 1 (CH3-COO-C2H5), Bomba 2 (NaOH), reatores, válvulas e rotâmetros.
4 – REAGENTES, MATERIAIS E PROCEDIMENTOS
4.1 – REAGENTES E MATERIAIS
Antes de começar os experimentos, reservar os reagentes e materiais listados abaixo.
20 L de acetato de etila (0,1 mol/L);
20 L de hidróxido de sódio (0,1 mol/L);
12 béquer de 1 L;
01 cronômetro;
4.2 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Serão realizados três ensaios, variando apenas o tempo espacial, τ, dos reagentes no reator. Para isto, será necessário manipular as válvulas apropriadas no sentido de variar as vazões volumétricas.
Antes da realização de qualquer experimento, deve-se seguir os passos listados abaixo.
Identificar as concentrações iniciais (acetato de etila e hidróxido de sódio) contidas nas etiquetas coladas aos vasos;
Medir o volume do CSTR (procedimento já realizado – 1,6 L) e PFR (1,1 L);
O reator deverá estar vazio e limpo antes de começar qualquer ensaio, ou seja, para cada tempo espacial, no caso do CSTR e não se aplica no caso do PFR;
Todas as válvulas do sistema deverão estar fechadas antes de iniciar o experimento.
OBS 1 - Os valores dos tempos espaciais a serem utilizados na prática serão determinados por cada equipe, considerando os limites operacionais do sistema.
Mediante a realização dos procedimentos anteriores, cada experimento terá início levando em conta os seguintes passos.
Energizar o painel e ligar todos os controladores, mantendo o setpoint no valor zero; 
Abrir a válvula V1 e acionar as duas bombas no painel de controle;
Manter a vazão dos rotâmetros nos valores desejados através dos botões que se encontram à frente de cada um deles. Esperar estabilizar;
Para a primeira prática do CSTR, feche a V1 e abra imediatamente a V2. Porém, quando a mistura reacional sair do reator, anote o tempo de enchimento do reator e anote os valores da condutividade de 30 em 30 s até ele ficar constante;
Para a o PFR, mantenha as mesmas vazões anteriores, abra a V3 e feche a V2;
Comece a coletar alíquotas pela última válvula do PFR de 30 em 30 segundos, medindo a condutividade até que ela fique constante;
Diminuir para zero as vazões dos rotâmetros, abrir as V1 e V2. Mantenha as válvulas abertas até que os reatores estejam vazios;
Fechar as válvulas V2 e V3 e repetir os procedimentos de 3 a 7 para uma nova vazão;
Após a operação com três conjuntos de vazões diferentes, mantenha as válvulas V1, V2 e V3 abertas, desligue os controladores e desligue também a energia do painel. 
OBS 1 -. A concentração será encontrada a partir da correlação encontrada no roteiro do reator batelada, que relaciona a condutividade com a concentração.
7 – RESULTADOS 
Pesquisem sobre a ordem e a constante de velocidade de reação na literatura.
Determine o tempo espacial para cada ensaio.
Determine uma equação teórica que represente do regime transiente a partir dos reatores cheios.
Determine as conversões teóricas e experimentais até alcançar o regime estacionário para os dois reatores. 
O modelo desenvolvido pode ser validado a partir dos dados experimentais?
Discutir as diferenças existentes entre os valores experimentais e teóricos das conversões na saída do CSTR e PFR.
É possível calcular a ordem de reação e energia de ativação através deste experimento? Explique.
Considere que a reação foi conduzida nos reatores de bancada batelada e CSTR. Hipoteticamente, dados experimentais do reator batelada foram utilizados para calcular a conversão em um CSTR, encontrando 50%. Contudo, a conversão obtida no CSTR de bancada foi de 57%. 
Faça uma descrição sucinta de todas as operações realizadas até a obtenção da conversão de 50%.
Explique o porquê da discrepância entre as conversões encontradas (50 e 57%), considerando as variáveis da equação de projeto.
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