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Lista de Reatores

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Lista de Exercícios de Reatores 
01. A reação 
 
deve ser conduzida isotermicamente em um reator de escoamento contínuo. A vazão 
volumétrica de entrada v0 é de 10 dm
3/h. (Nota: FA = CAv. Para uma vazão volumétrica 
constante, v =v0; então, FA = CAv0. Também, CA0 = FA0/v0 = ([5 mol/h]/[10 dm
3/h]) = 
0,5 mol/dm3.) 
Calcule os volumes de ambos os reatores CSTR e PFR necessários para consumir 99% 
de A (isto é, CA = 0,01 CA0) quando a vazão molar de entrada for de 5 mol/h, assumindo 
que a velocidade de reação −rA é: 
 
(d) Repita (a), (b), e/ou (c) para calcular o tempo necessário para consumir 99,9 % da 
espécie A em um reator batelada de volume constante, igual a 1000 dm3, com CA0 = 
0,5 mol/dm3. 
 
02. (Fogler) A reação descrita pelos dados da tabela abaixo, descrevendo a reação A→B, 
deve ocorrer em um CSTR.A espécie A entra no reator a uma vazão molar de 0,4 mols/L. 
X 0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,7 0,8 
(-rA) (mol/(m
3.s) 0,45 0,37 0,30 0,195 0,113 0,079 0,05 
(1/-rA) 2,22 2,70 3,33 5,13 8,85 12,7 20 
 
a) Calcule o volume necessário para atingir 80% da conversão . 
b) Esboce graficamente esta reação. 
03. A reação em fase gasosa A → B + C é conduzida em um reator batelada de volume 
constante de 20L. Vinte moles de A puro são inicialmente colocados no reator. O reator 
é bem misturado. 
a) Se a reação for de primeira ordem com k = 0,865 min-1, calcule o tempo para 
reduzir o numero de moles de A no reator para 0,2 mol. 
b) Se a reação for de segunda ordem, com k = 2L/mol.h, calcule o tempo necessário 
para consumir 19 moles de A. 
c) Se a temperatura for de 127oC, qual é a pressão total inicial? Qual é a pressão total 
final se a reação ocorrer na sua totalidade? 
Dado: Equação Geral do Reator Batelada: dNA =(−rA)V 
 
dt 
 
04. (Schmal) Uma reação reversível A + B → R + S foi realizada num reator batelada em 
fase líquida. Foram tiradas várias amostras com o tempo de reação e tituladas com 
uma solução normal de 0.675 N em uma ampola contendo 52.5 ml da amostra. Os 
dados da tabela indicam o volume titulado com o tempo de reação. 
T(min) 0 10 20 30 50 ∞ 
V(mL) 52.5 32.1 23.5 18.9 14.4 10.5 
Determine a concentração e a conversão em função do tempo de reação e mostre a curva 
cinética. 
05. (Missen)Uma reação em fase gasosa , A → 2B ocorre a temperatura constante de 
300K em um reator de volume variável equipado por um pistão mantido a pressão 
constante de 150 KPa. Inicialmente, 8 mols de A são introduzidos no reator. A reação 
que ocorre é de s0)egunda ordem em relação a A, com a seguinte lei de velocidade: 
(rA) = kCA
2 ; k = 0,075 L/mol.min. Determine o tempo de reação para uma conversão 
final de 80%. 
06. Complete as tabelas abaixo: 
Reator Equação Geral Vantagens Desvantagens 
Batch 
CSTR 
PFR 
 
07. Um reação irreversível de segunda ordem, A→2R+S é feita em um reator tubular 
introduzindo-se o reagente A com 30% de inertes. O reator de 0,2 litros é isotérmico 
ocorrendo a reação a 800K e a pressão de 10 atm. Sabe-se ainda que o fluxo de saída 
do produto R é de 0,034 mol/L e a taxa de conversão foi de 10%. Calcule a contante 
cinética. 
08. Calcule o tempo de reação caso a reação da questão anterior for realizada em um 
reator batelada. 
09. Uma reação irreversível, em fase líquida, de segunda ordem, A → Produto(s), alcança 50% 
de conversão em um PFR operando isotermicamente, isobaricamente, e em regime 
estacionário. Qual a conversão que seria obtida se o PFR fosse operado à metade da pressão 
original (com as outras condições inalteradas)? 
(1) > 50% 
(2) < 50% 
(3) 50% 
(4) informação insuficiente para uma resposta definitiva 
10. (KINETICS) A decomposição da fosfina (4PH3→P4+6H2) à 650°C é uma reação em 
fase gasosa e irreverssível. A dissociação é de primeira ordem e a constante de taxa é 
dada por: 
18.963 
 log k =− + 2logT+12.13 
 T 
Onde k= s-1e T em K. Assumindo que a reação ocorre a volume constante e que a pressão 
do gás é inicialmente 1 atm. Qual a pressão após 50, 100 e 500 s? 
Comparando/combinando reatores 
01) A reação A→ Produtos, ocorre em fase gasosa e foi conduzida em laboratório, 
gerando os seguintes dados: 
 
 
 
 
O resultado dos ensaios de laboratório foi tão satisfatório com relação da taxa de 
conversão que o processo deve ser conduzido em escala industrial. Você dispõe 
de $ 10.000, para fazer o sart up da planta com um reator, ou conjunto de reatores. 
Você deve escolher o sistema baseado na seguinte cotação feita pelo departamento 
de compras: 
 
Tipo de Reator Número Volume (dm3) Custo ($) 
CSTR 1 2 1,000 
CSTR 1 4 2,000 
PFR 1 4 2,000 
CSTR 1 6 4,000 
CSTR 1 12 8,000 
PFR 1 12 6,000 
 
Qual o(s) reator(es) você vai escolher? Qual o melhor arranjo de reatores você 
poderia fazer para obter a maior conversão com $ 10.000. Estime, 
aproximadamente qual a maior conversão que poderia ser alcançada. 
 
02) A reação elementar em fase gasosa : A+B→C+D, ocorreu isobaricamente e 
isotermicamente em um reator PFR alcançando um conversão de 50%. A 
alimentação foi feita de forma equimolar. Sugere-se colocar um reator CSTR de 
volume igual na entrada do PFR. Qual seria a conversão intermediária e a final, 
considerando que os fluxos de entrada e todas as outras variáveis se mantivessem 
constatese igual a configuração inicial, com apenas um PFR. 
 
 
03) Considere os seguinte gráfico de Levenspiel: 
a) 
 
 
 
a) Se a conversão alcançada em um único reator CSTR de 8m3 é de 80%, 
qual seria a conversão se a alimentação fosse dividida igualmente para 
alimentar dois CSTRs em paralelo, com cada reator tendo 4m3 de volume? 
 
b) Quais seriam os volumes dos reatores V1 e V2, para dois CSTRs 
conectados em série, com o primeiro reator tendo 60% de conversão e o 
segundo tendo um conversão total de 70% baseado na alimentação do 
primeiro reator? 
 
 
 
Boa sorte e bons estudos!!

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