REATORES I - Resumo incompleto caso queira ele completo entre em contato

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REATORES I 
“Entenda que tem duas opções você aprende ou você decora” 
 
A disciplina de Reatores I consiste em preparar basicamente o aluno para projetar 
reatores ideais, ou seja, calcular o volume ideal para um reator usando uma conversão. 
Então na maioria das vezes você usará uma conversão para o volume. 
 
PROVA I 
CONCEITOS TEÓRICOS – Arquivo R01 do link < > 
 
IMPORTANTE: 
Coeficiente estequiométrico = Número na frente do elemento da reação 
2A + B  3C 
Os coeficientes para REAGENTE NEGATIVO e PRODUTOS POSITIVOS 
Coeficiente dos reagentes: -2 ; -1 
Coeficiente dos produtos: +3 
O SOMATÓRIO DOS COEFICIENTES SEMPRE TERÁ QUE SER ZERO PARA DIZER QUE O 
A REAÇÃO NÃO MUDA DE VOLUME. 
Logo = -2 + (-1) +3 = 0 Não tem mudança de volume, sempre que não tiver mudança de 
volume será mais fácil. 
 
EQUAÇÃO DA TAXA ( Lei de Guldberg-Waage) 
Surge devido às cinco generalizações VOCÊ DEVE SABER ELAS, pois elas são o 
caminho para você encontrar a mesma relação que nossos “amigos” Guldberg-Waage, 
essas generalizações você encontra no arquivo R02 < >. Como o objetivo é ajudar 
então vamos de forma direta ao ponto. 
A equação da taxa será sempre a multiplicação de uma função de temperatura 
e de uma função de concentração, como apresentado abaixo: 
 
 
 
 
Entendam que cada termo é uma função então essas serão explicadas abaixo: 
K(T) = K = Lei de Arrenhius que é 
 
 
Ea = Energia de ativação , R= constante dos gases, Temperatura, e Ko =Fator pré-
exponencial. 
G(Creagentes) = Multiplicação das concentrações, onde o m é o coeficiente 
estequiométrico de cada reagente, então para a reação 2A +2B  2C + 2D temos a 
seguinte equação da taxa. 
 SEMPRE FAZEMOS APENAS PARA OS REAGENTES. 
Essa reação tem variação de volume? Sim ( ) Não ( X ) 
 
Obs: A ordem ou coeficientes estequiométricos SEMPRE terão que ser inteiros, caso 
não for terá que fazer um balanceamento para que fiquem números inteiros. 
Caso a reação for irreversível fazemos a equação da taxa apenas para os reagentes, 
porém se a reação for irreversível devemos fazer uma equação da taxa para os 
reagente e uma para os produtos e diminuir uma da outra para ter a taxa real. 
Pegando exemplo acima só que reversível agora temos, assumindo a reação da 
esquerda para direita: 
2A +2B  2C + 2D 
 
Equação da taxa para os reagentes DIRETA 
Equação da taxa para os produtos REVERSA, colocou-se um 
K’ só para diferenciar da etapa direta. 
Equação da taxa liquida 
 
A CONSTANTE CINÉTICA (K) 
É uma constante que pode dar uma dor de cabeça, pois sua unidade muda conforme a 
ordem da reação, eu preparei uma tabela com as unidades da constante quando a 
ordem varia de 0 a 2, essa tabela é apresentada abaixo. 
 
 
 
 
Tabela I: Unidades da constante cinética de acordo com a ordem de reação. 
Ordem Equação da taxa Unidade da constante (K) 
 
0 -r(A) = K Mol/L.s ou Molar/s 
1 -r(A) = K. Ca 1/segundo 
2 -r(A) = K. Ca² L/ Mol.segundo 
Fonte: Autor 
Lembre-se que se você tiver a unidade dessa constante você tem a ordem da reação. 
Por meio dessa constante podemos encontrar variáveis como Ea, T,e Ko já que é uma 
função de temperatura que envolve essas variáveis. 
 
 
 
Se for dado dados experimentais faça um gráfico Ln(K) X 1/Temperatura, mas por 
que? 
Linearizando a equação você consegue eliminar o exp e abaixar assim o termo da 
exponencial. 
Ln(K) = Ln (Ko) –Ea/R*. 1/T  Esse será o valor de x no gráfico pois a temperatura não 
depende do K 
 
FAZENDO ENTÃO A REGRESSÃO VOCÊ CONSEGUE DETERMINAR A QUALQUER 
VARIÁVEL, EXEMPLO NO R03 <> 
 
HEPE (Hipótese do Pseudo Estado Estacionário) 
PENSAR COMO DESENVOLVER. 
 
“TABELAS DE ACOMPANHAMENTO DA REAÇÃO” 
Nesse item você deverá saber montar tabelas e prever a sua dinâmica de 
funcionamento, é SIMPLES não se assuste com o tamanho. Para desenvolver entenda 
o seguinte mecanismo e NUNCA PRECISARÁ DECORAR as tabelas. 
1ª Coluna: Espécies (incluem reagentes, inertes e produtos) 
 
Se liga nesse exemplo genérico, se quiser trocar os a,b,c,d por números pode também: 
para a reação a/a A + b/a B  c/a C + d/a D SERÁ SEMPRE ASSIM! 
Esse será o valor de Y 
do gráfico 
Tabela II: Tabela de acompanhamento genérica 
Espécie 
Nº Inicial de mols 
(No) 
 
Nº de Mols que 
reagem 
 
Nº final de Mols (N) 
A Nao -Nao.Xa Nao -Nao.Xa 
B Nbo -(b/a)Nao.Xa Nbo -(b/a)Nao.Xa 
C 0 +(c/a)Nao.Xa 0+(c/a)Nao.Xa 
D 0 +(d/a)Nao.Xa 0+(d/a)Nao.Xa 
TOTAL Nao +Nbo . Nao. Xa (Nao +Nbo)- . Nao. Xa 
Fonte: Autor 
Logo podemos determinar as concentrações por meio da tabela e também será 
SEMPRE CONFORME ABAIXO: 
 
 
 
 
 
 
 
Se não tem mudança de volume então V=Vo e Nao/ Vo = Cao 
 
 
 
 
 
 
 
 
E assim por diante... Então generalizado teremos 
 
 
 
 
 
 
A tabela também pode Sr feita em função da concentração tornando-se conforme a 
tabela abaixo. 
 
 
 
 
Tabela III: Tabela de dados para desenvolvimento da concentração 
Espécie 
Nº Inicial de mols 
(No) 
 
Nº de Mols que 
reagem 
 
Nº final de Mols (N) 
Em função a 
concentração final 
A Nao -Nao.Xa Nao -Nao.Xa Cao-Cao.Xa 
B Nbo -(b/a)Nao.Xa Nbo -(b/a)Nao.Xa Cao(B-(b/a)Xa) 
C 0 +(c/a)Nao.Xa 0+(c/a)Nao.Xa Cao(C-(c/a)Xa) 
D 0 +(d/a)Nao.Xa 0+(d/a)Nao.Xa Cao(D-(d/a)Xa) 
TOTAL Nao +Nbo . Nao. Xa (Nao +Nbo)- . Nao. Xa Cto. . Cao. Xa 
Fonte: Autor 
 
 
VARIAÇÃO DE VOLUME 
3º Escrever a equação do volume final: 
 
 
 
 
 
 
4º A equação da concentração final se torna: 
 
 
 
 
  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Essa é uma forma generalizada, o que estiver em vermelho você pode mudar para b, 
c, d e etc... 
 
 
 
 
 
PROJETO DE REATORES IDEAIS E ISOTÉRMICOS. 
 
Nesse item você precisará saber mexer em equações, pois é por meio da manipulação 
delas que você vai obter a resposta para cada problema. A tabela IV abaixo apresenta 
um resumo das equações que você sempre irá obter por meio o balanço molar. 
Tabela IV: Resumo de equações genéricas obtidas 
Reator Eq. Diferencial Algébrica Integral 
 
Batch rj.V = dNj/dt -- t = 
 
 
 
 
 
CSTR -- V=( Fjo-Fj ) / rj -- 
 = -a/a –b/a +c/a +d/a 
PFR dFj/dV =rj -- V= 
 
 
 
 
 
Fonte: Autor 
 
Agora que sabemos o que esperar para cada situação vou demonstrar como chegar 
nas equações por meio do balanço molar. 
Balanço Molar: 
 
 
 
 
CHEGANDO NA EQUAÇÃO DIFERENCIAL DO REATOR BATELADA (BATCH): 
 - Como o reator não tem entrada e saía Fjo = Fj = 0 
 - Integral de volume é sempre Volume 
 - Na batelada nos interessa o tempo. 
Logo nossa equação se torna: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Chegando na equação integral do reator Batelada (Batch): Para isso basta isolado o dt 
primeiro e depois aplicar a integral, lembre-se que o volume será constante e a taxa 
de reação também. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Cuidado quando for resolver o 
tempo de mistura o dNj será 
uma função de conversão 
conforme a tabela, essa 
função irá aparecer no rj por 
isso abra ele antes de tirar da 
integral.