Lista_comp0910

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Universidade Federal de Itajubá 
Curso de Graduação em Engenharia Química 
 
Modelagem e Simulação de Processos Químicos (MSPI / EQI-010) 
Prof. Thiago Costa 
 
Lab. Computacional – Exercícios Propostos 
Tópico: Simulação de reatores 
 
Exercício 1 - Considere um reator CSTR isotérmico com uma única corrente de entrada. Calcule 
a concentração do componente A no reator para t≥0. 
Hipósteses: i. fase líquida; ii. mistura perfeita; iii. vazão de entrada igual a vazão de saída; iv. 
densidade do líquido constante; v. reação de primeira ordem (A→B) 
Tabela 1. Parâmetros do reator CSTR. 
Fvin CAin V k 
1 L/s 1 mol/L 1 L 1 s-1 
 
Simule o reator para as seguintes condições iniciais: CA( t=0 ) = 1 mol/L; 0,65 mol/L; 0,35 
mol/L; 0 mol/L. 
 
Exercício 2 – Considere um reator batelada com duas reações consecutivas e irreversíveis em 
que um componente A decompõe-se para formar um componente B que reage para formar 
um produto C. 
𝐴
𝑘1
→ 𝐵
𝑘2
→ 𝐶 
a) Desenvolva o modelo do reator. Considere taxas de reação de primeira ordem. 
b) Simule o comportamento das concentrações no reator. Utilize os parâmetros: CA(0) = 
1 mol/L; CB(0)=CC(0)=0 mol/L; k1=2 s-1; k2=1 s-1 
 
Exercício 3 – Seja um reator similar ao descrito acima (Exercício 2), porém, com reações 
paralelas. Um componente B indesejado e produzido, competindo com a produção do 
componente desejado C. Compare ambas as simulações 
𝐴
𝑘1
→ 𝐵 
𝐴
𝑘2
→ 𝐶 
 
 
 
 
Exercício 4 - Um reator CSTR isotérmico operado a volume constante é utilizado para um 
processo com reação de primeira ordem em fase líquida. A concentração de alimentação de 
reagente é dada por CAF = 2 mol/L e o tempo de residência (F/V) no reator é de 100 min-1, a taxa 
de reação é k = 0,1 min-1. 
 
a) Desenvolva o modelo dinâmico do reator 
b) Considerando a concentração de alimentação do componente A determine sua 
concentração na saída do reator em estado estacionário. 
c) Compare o comportamento dinâmico da concentração de A na saída do reator para 
CA(0) = 0 mol/L e CA(0) = 2 mol/L. 
 
Exercício 5 - A produção de brometo de metila é uma reação realizada em fase líquida e segue 
uma cinética de primeira ordem. 
 
A reação é encaminhada em um reator semibatelada operado de forma isotérmica. Uma solução 
aquosa de metilamina (B) com concentração 0,025 mol/dm3 é alimentada no reator a uma taxa 
de 0,05 dm3/s que está inicialmente preenchido com uma solução também aquosa de cianeto 
de bromo (A) com um volume de 5 dm3 e concentração 0,05 mol/dm3. A constante k da taxa de 
reação é definida por: 
k = 2,2 dm3/s mol 
Com base nestas informações simule as concentrações dos reagentes e produtos no reator.