Segunda Lista de Cálculo de Reatores Guto UFBA

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Questão 1 
A reação irreversível 2A → B ocorre em fase gasosa em um reator tubular (de 
escoamento uniforme) isotérmico. O reagente A e um diluente C são alimentados em 
razão equimolar, e a conversão de A é de 80%. Se a vazão molar de A for reduzida à 
metade, qual será a conversão de A, assumindo que a vazão de alimentação de C não 
mude? Explique o resultado encontrado. Considere comportamento de gás ideal e que a 
temperatura do reator permanece inalterada. A velocidade de reação global é de 1º 
ordem. 
 
Questão 2 
Considere a reação irreversível A → B + C que segue uma lei de velocidade elementar 
em fase gasosa. Esta reação é conduzida em um PFR que opera isotermicamente a 1100 
K e pressão de 6 atm. Este reator é formado por um feixe de 100 tubos de 40 ft de 
comprimento e 0,0205 ft2 de área de seção transversal. Determine a massa de B 
produzida em um ano de trabalho (neste período a conversão foi de 80%). Se a reação 
ocorresse em um CSTR de igual volume, qual seria a conversão final? 
Dados complementares: PMB = 28 lb/lbmol, k(1100 K) = 3,07 s-1 
R = 0,73 ft3 atm/lbmol ºR, Rº = 1,8 ºK, 
 
Questão 3 
 
Considere a reação A + ½ B → C que ocorre em um reator de leito fixo operado 
isotermicamente a 260 °C em fase gasosa. Os reagentes são alimentados em proporção 
estequiométrica. O reagente A é alimentado ao reator a uma vazão de 0,3 lbmol/s e a 
pressão total de alimentação é de 10 atm. Calcule a composição de A, B e C na saída do 
reator sabendo-se que a massa total do catalisador é de 45400 lb. Considere o reator 
com 1000 tubos e εx <<1 (simplifique apenas a expressão da perda de carga). 
Dados complementares: -rA = k PA1/3 PB2/3 lbmol/lb cat. h 
K(260 °C) = 0,0141 lbmol/atm h lb cat. 
α = 0,0166 lb cat-1 
R = 0,73 ft3 atm/lbmol ºR, Rº = 1,8 ºK, 
 
A reação elementar de segunda ordem A + B → C + D ocorre em fase líquida a volume 
constante em um reator CSTR isotérmico (260 °C), alimentado simultaneamente com 
210 lb/h de A e 260 lb/h de B. Sabendo-se que o volume útil do reator é 5,33 ft3, 
calcule: 
a) os valores das vazões molares de A e B na alimentação do reator; (0,5 pontos) 
b) o valor da vazão volumétrica total de alimentação do reator; (0,5 pontos) 
c) o valor da concentração inicial de A (CA0); (0,5 pontos) 
d) o valor da concentração de A na saída do reator; (1,0 pontos) 
e) o valor da concentração de A na saída do segundo reator, caso haja dois reatores 
CSTRs em série de mesmo volume (5,33 ft3) e mesmas condições de operação; (1,0 
pontos) 
f) é possível aplicar, para o cálculo da letra “e”, a fórmula desenvolvida em sala de aula 
para CSTRs em série ( n)k1(0ACAnC  )? Explique. (0,5 pontos) 
 
Dados complementares: 
PMA=139, PMB=172, 3ft/lb8,47A  , 3ft/lb0,54B  e k(260 °C) = 5,02 
hlbmol3ft 
 
 
Questão 2 (3,0) 
A reação de transformação de A em C é catalisada por B (A + B → C + B). Esta reação 
deverá ocorrer em um reator semibatelada, isotérmico, inicialmente carregado com 100 
ft3 de uma solução contendo 2 lbmol/ft3 de A. Uma solução contendo 0,5 lbmol/ft3 de B 
será carregada a 5 ft3/ min. Pergunta-se: 
a) determine as equações, diferencial e algébrica, que relacionem a variação do volume 
do sistema com o tempo; (0,5 pontos) 
b) determine a equação diferencial, mais detalhada possível até este ponto, que 
represente a variação da concentração de A com o tempo; (0,5 pontos) 
c) determine a equação diferencial, mais detalhada possível até este ponto, que 
represente a variação da concentração de B com o tempo; (0,5 pontos) 
d) determine o valor da concentração de B ao final de 30 min de reação; (1,0 pontos) 
e) determine o valor da concentração de A ao final de 30 min de reação; (1,0 pontos) 
f) calcule o número de moles de C ao final de 30 min de reação. (0,5 pontos) 
 
Dados complementares: 
 
(-rA) = k CA CB 
k 
 
= 0,2 minlbmol3ft 
 
Questão 
Considere a reação reversível A  B + C que ocorre em fase gasosa e isotermicamente 
em um reator membrana recheado com catalisador. As espécies A e B se difundem pela 
membrana a uma taxa de transporte de RA = kACA e RB = kBCB. Deduza, considerando 
todos os passos, a (as) equação (ões) que governa (m) este sistema, a fim de definir a 
pressão de saída do reator. A lei de velocidade é elementar. A (As) equação (ões) deve 
(m) ser deduzida (s), se possível, em função da vazão molar de A.As únicas fórmulas 
fornecidas são: 
T
oT
oP
P
TF
jF
ToCiC  e 21)w1(
oP
P 