Aula 2 - Reatores Ideais, CSTR

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UNIDADE 1 
REATORES IDEAIS 
Reatores Contínuos: 
 Possuem entrada e saída de material e operam em regime 
permanente. 
 Da Eq. (1.4), o balanço molar é dado por: 
0
V
j
j j j
dN
F F r dV
dt
   Eq. (1.4) 
0 
0 0
V
j j jF F r dV   Eq. (1.13) 
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Reator de mistura ideal: 
Hipóteses: 
 O reator opera com mistura perfeita, ou seja, não existem 
variações de temperatura, concentração ou taxa de reação 
dentro do reator; 
 A temperatura e a concentração são idênticas em todos os 
pontos do reator, inclusive na saída; 
 Desvios da idealidade são causados por mistura imperfeita 
(zonas mortas, correntes preferenciais “by pass”, etc.) 
0 0
V
j j jF F r dV   Eq. (1.13) 
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Reator de mistura ideal: 
Vantagens: o reator contínuo é a operação mais barata, pois uma 
vez que entra em operação, o reator está sempre produzindo e é de 
fácil controle de temperatura. 
Sigla em inglês CSTR (Continuous Stirred Tank Reactor) 
Desvantagens: geralmente obtém-se menor conversão por volume 
de reator do que para outros tipos de reatores e conseqüentemente 
precisa-se de reatores maiores para se obter altas conversões. 
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Balanço molar: 
Se não existem gradientes de concentração, temperatura ou 
taxa de reação: 
V
j jr dV rV Eq. (1.14) 
Substituindo a Eq. (1.14) na Eq. (1.13): 
0j j
j
F F
V
r



Mas: Fj = Cj v 
em que v é a vazão volumétrica. 
0 0
V
j j jF F r dV   Eq. (1.13) 
0 0j j jF F rV  
Eq. (1.15) 
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Para v = cte = v0: 
 0 0j j
j
v C C
V
r



    0 0 0 0 0 0 01j j j j j
j j
v C C X v C C C X
V
r r
     
 
 
0 0 0j j
j j
v C X F X
V
r r
 
 
0
1
j
j
V F X
r
 
   
 
A1 
A1 
X 
-1/rj 
Equação de projeto do Reator 
de Mistura (CSTR) 
Eq. (1.16) 
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Tratamento de efluentes orgânicos 
biodegradáveis ​​ou lamas e resíduos, 
como esterco, produtos primários 
renováveis​​, resíduos bio municipal, etc. 
Produção de ácido fosfórico. 
APLICAÇÕES DO CSTR 
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Exemplo: 
Uma reação de primeira ordem A B deverá ser realizada em 
um reator de mistura. A concentração inicial de A é de 3 moles/L, a 
constante da taxa é de 0,23 min-1 e a taxa volumétrica de 
alimentação é de 10 L/min. Calcule o volume do reator para se 
chegar a uma conversão de 60%. 
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Exemplo: 
Uma reação de elementar irreversível 2A B deverá ser 
realizada em um reator de mistura. A reação ocorre em fase gasosa a 
pressão constante de 1 atm. A vazão volumétrica é de 5 L/min e a 
alimentação contem 75% de A e 25% de inerte. O reator opera a 
500oC e a essa temperatura a constante de velocidade de reação é 
de 0,82 L2 /Kgcat.min.mol. 
a) Calcule a massa de catalisador necessária para alcançar uma 
conversão de 80% em um reator de mistura ideal. 
b) Se a massa de catalisador for dobrada, qual seria a conversão 
atingida?