Capítulo 7 Sistemas de Reação II Condições Operacionais

Reação
7.6.2 Reações Reversíveis e Sistema Unirreacional
Solução: T = 1100 K, P = 20 bar, R = 8,3145 kJ/K.kmol e gás ideal
Conhecendo-se P , Ka1 e Ka2 e estabelecendo um valor para r, essas duas equações podem ser resolvidas
simultaneamente para X1 e X2. Os resultados são mostrados a seguir na forma tabular.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
7.6.2 Reações Reversíveis e Sistema Unirreacional
Solução: T = 1100 K, P = 20 bar, R = 8,3145 kJ/K.kmol e gás ideal
Base seca – Desconsidere a água
A Tabela ao lado mostra que a fração molar de
CH4 e H2 diminui à medida que a razão molar
de H2O/CH4 aumenta.
A Tabela ao lado preparada em base seca,
mostra que à medida que a razão molar
H2O/CH4 aumenta, a fração molar de CH4
diminui e a de H2 aumenta.
H2O/CH4 yCH4 yH2 yCO yCO2
3 0,0585 0,7072 0,2299 0,0044
4 0,0388 0,7223 0,2336 0,0052
5 0,0239 0,7337 0,2357 0,0067
6 0,0183 0,7382 0,2353 0,0081
As próximas duas etapas no processo são
realizadas em temperaturas mais baixas e
deslocam a segunda reação no sentido de
converter CO2 para CO.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
7.6.2 Reações Reversíveis e Sistema Unirreacional
Concentração inerte: Às vezes um material inerte está presente no reator. Este pode ser um solvente numa reação
em fase líquida ou um gás inerte numa reação em fase gasosa. Considere a reação:
O efeito do aumento de moles pode ser artificialmente diminuído pela adição de um material inerte. O Princípio de
Le Chatelier determina que isso acarretará num aumento da conversão de equilíbrio. Por exemplo, se a reação acima
estiver na fase gasosa ideal:
Ni : n° de moles do componente i
NT : n° total de moles
➔
O aumento de NT como resultado da adição de material inerte aumentará a proporção de produtos para reagentes.
Então, adicionar um material inerte, neste caso, faz com que o equilíbrio seja deslocado para a direita.
Se for necessário adicionar material inerte, a facilidade de separação é uma consideração importante. Por exemplo,
o vapor é adicionado como inerte às reações de craqueamento de hidrocarbonetos e é um material atraente a este
respeito porque é facilmente separado dos componentes de hidrocarbonetos por condensação.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
7.6.2 Reações Reversíveis e Sistema Unirreacional
Concentração inerte:
Agora considere a reação:
Se a reação acima estiver na fase gasosa ideal, temos:
Ni : n° de moles do componente i
NT : n° total de moles
➔
O NT decresce como resultado da remoção de material inerte e isso aumentará a proporção de produtos para
reagentes. Então, a remoção de material inerte, neste caso, faz com que o equilíbrio seja deslocado para a direita.
Se a reação não envolver qualquer alteração no número de moles, o material inerte não tem efeito sobre a
conversão de equilíbrio.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
7.6.2 Reações Reversíveis e Sistema Unirreacional
Remoção de Produto Durante a Reação:
Em alguns sistemas a conversão de equilíbrio pode ser aumentada removendo o produto (ou um dos produtos)
continuamente do reator à medida que a reação progride. Por exemplo, ao permitir que ele se vaporize a partir de
um reator em fase líquida. Outra maneira é realizar a reação em etapas com separação intermediária dos produtos.
Como exemplo de separação intermediária, considere a produção de ácido sulfúrico como ilustrado na Figura
abaixo. O dióxido de enxofre é oxidado para o trióxido de enxofre.
(SO3 separado na absorção)
SO2 e O2
remanescentes 
A reação adicional do SO2 e 
O2 permite uma conversão 
completa do SO2.
O trióxido de enxofre é separado (por absorção).
A remoção do trióxido de enxofre desloca o
equilíbrio.
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Depois que o tipo de reator foi selecionado a fim de maximizar a seletividade ou rendimento de reações múltiplas
em paralelo, as condições de operação podem ser alteradas para melhorar ainda mais a seletividade.
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT Reação Primária
FEED1 + FEED2 ➔ BYPRODUCT Reação Secundária 
 
r
1
= k
1
C
FEED1
a
1 C
FEED2
b
1
 
r
2
= k
2
C
FEED1
a
2 C
FEED2
b
2
(a2 - a1) > (b2 - b1) usar excesso de FEED2
(a2 - a1) < (b2 - b1) usar excesso de FEED1
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
7.6.3 Reações múltiplas em paralelo produzindo subprodutos
➔
Se a reação secundária for reversível e envolver um decréscimo do número de moles tal como: 
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT
FEED1 + FEED2 BYPRODUCT
Se os inertes estiverem presentes um aumento da concentração de material
inerte diminuirá a formação de subproduto e vice-versa.
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Capítulo 7: Sistemas de Reação II – Condições Operacionais
7.6 Efeitos da Concentração sobre Reação
7.6.3 Reações múltiplas em paralelo produzindo subprodutos
Se a reação secundária for reversível e envolver um acréscimo do número de moles tal como: 
FEED1 + FEED2 ➔ PRODUCT
FEED1 BYPRODUCT1 + BYPRODUCT2
Se o material inerte estiver presente, diminuir a
concentração de material inerte diminuirá a formação de
subprodutos.
Se a reação secundária não tiver alteração no número de moles, então a concentração de material inerte não afetará
a mesma. Para todas as reações secundárias reversíveis, a alimentação deliberada de SUBPRODUTO ao reator inibe
sua formação na geração deslocando o equilíbrio da reação secundária. Isto é conseguido na prática separando e
reciclando o SUBPRODUTO em vez de separar e descartar diretamente. Um exemplo dessa reciclagem em um sistema
de reação paralela é o processo "Oxo" para a produção de álcoois C4. O propileno e o gás de síntese (uma mistura de
monóxido de carbono e hidrogênio) reagem formando n- e iso-butiraldeído utilizando um catalisador à base de
cobalto.
O isômero