G2 - Reatores -

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Universidade Luterana do Brasil
Pró-Reitoria de Graduação
Área de Engenharias
	
Avaliação: G1 ( ) G2 ( X ) 
SUBSTITUICAO ( )
	Curso: Engenharia Química 
	Disciplina: Cinética e Cálculo de Reatores
	Data: 9 de Julho de 2020
	Turma: Quinta-feira - Noite
	Professor: Felipe das Dôres Machado
	Valor da Avaliação: 10,0
Nota: _____
	Aluno: 								Nº
	
1) Instruções para prova: 
Sugestão:
a) Leia atentamente as questões antes de respondê-las.
b) Interprete devidamente as questões, visto ser esta uma das habilidades exigidas na avaliação. 
c) Construa respostas estruturalmente completas e use língua portuguesa padrão. 
e) Elabore as questões discursivas igualmente sem rasuras. 
Critério único de avaliação: A questão é considerada totalmente correta quando os valores numéricos e as unidades estão corretas, assim como as justificativas e explicações solicitadas.
1- Um reator foi submetido a um ensaio de Distribuição de Tempo de Residência (DTR) com o intuito de avaliar a influência do escoamento interno sobre as reações químicas que ocorrem no seu interior. Este ensaio foi realizado um traçador injetado via método pulso e os dados obtidos são apresentados na Tabela 1. Com base nesses resultados complete o que se solicita, sabendo-se que o reator apresenta 120 L de capacidade e opera a uma vazão de 4 L/min.
a. Plote a Curva DTR e sinalize qual dos modelos de escoamento seria o mais adequado para o estudo.
b. Supondo que os dados sejam consistentes, calcule o tempo médio de residência real do fluido no reator e compare com valor teórico.
c. Considerando o tempo médio real e o teórico, o que você pode comentar a respeito deste assunto? Quais motivos podem estar associados as diferenças encontradas? 
Tabela 1 – Dados da Curva DTR
	Tempo (min)
	Concentração (mol/L)
	Tempo (min)
	Concentração (mol/L)
	0
	0
	70
	7,5
	10
	5
	80
	5
	20
	15
	90
	5
	30
	25
	100
	2,5
	40
	30
	110
	2,5
	50
	27,5
	120
	0
	60
	12,5
	
	
2- As concentrações na Tabela 2 representam uma resposta continua para uma alimentação em pulso no interior de um vaso fechado, que deve ser usado como um reator químico. Conclua o que se pede:
a. Calcule o tempo médio de residência real do fluido no vaso e plote o gráfico a Distribuição de Tempo de Residência.
b. Calcule a variância adimensional da Curva de Distribuição de Tempo de Residência.
c. Determine para o modelo de escoamento de dispersão o valor de (D/uL) e indique a característica de escoamento do reator (pistonado ou mistura).
Dados:
V = 50 L
Q = 2,8 L/min
Tabela 2 – Dados da Curva DTR
	Tempo (min)
	Concentração (g/L)
	0
	0
	5
	3
	10
	5
	15
	8
	20
	10
	25
	7
	30
	5
	35
	3
	40
	1
	45
	0
3- Resumidamente, um distribuidor de lingotamento contínuo recebe aço líquido (1600 °C) da panela Siderúrgica e é responsável por alimentar continuamente os moldes refrigerados que dão início a solidificação do aço (Figura 1). No distribuidor ocorrem diversas reações físicas e químicas que são fortemente influenciáveis pela forma com que o aço líquido escoa através dele. Dado duas configurações apresentadas nas Figuras 2 e 3, responda:
a. Em qual das configurações você considera que seja melhor para o processo? Explique a sua resposta sob o ponto de vista do modelo de escoamento de compartimentos o que se espera dessas duas configurações.
b. Qual das configurações apresenta maior tempo de residência médio e esboce o que você esperaria de Curva de Distribuição de Tempo de Residência para as duas configurações.
	
	Figura 2 – Configuração sem Barreiras
	
	Figura 3 – Configuração com Barreiras
Figura 1 – Representação esquemática do processo de solidificação do aço líquido
4- Explique com as suas palavras qual é o papel da adsorção na reação química heterogênea e indique os efeitos sobre a conversão caso tenhamos catalisadores com baixa ou alta interação de adsorção com os reagentes e produtos.
5- Assinale a alternativa que representa a correta relação entre as duas colunas.
	Tipo de Reação:
I) Homogênea não catalítica
II) Homogênea catalítica
III) Heterogênea não catalítica
IV) Homogênea catalítica
	Aplicações
( ) Maioria das reações líquidas
( ) Queima do Carvão e Redução do Minério de Ferro
( ) Maioria das reações gasosas
( ) Polimerização de olefinas
Alternativas:
a) II - III - IV - I
b) II - III - I - IV
c) I - III - II - IV
d) III - I - IV - II
e) III - I - II - IV
6- (0,8 pontos) Preencha as seguintes afirmações sobre catalisadores com verdadeiro (V) ou falso (F):
a. A seletividade catalítica é a medida da extensão da reação em relação a um ou mais produtos desejados, ao invés do total produzido. Ela normalmente depende da pressão e temperatura, mas independe da extensão da conversão da reação.		(	)
b. Sítios ativos são locais específicos da superfície do catalisador onde corre a interação com o produto e se dá a reação.	(	)
c. Catalisador negativo são substâncias que aumentam a velocidade da reação	(	)
Assinale a alternativa correta:
a) V - F - V
b) F - F - V
c) F - V - V
d) V - F - F 
e) V - V - V
7- (0,8 pontos) Complete ou indique as palavras corretamente que completem as afirmações sobre tipos de desativação de catalisadores.
I) Desativação por envenenamento é aquela que ocorre pela presença de uma impureza na corrente de alimentação e que se adsorve sobre os sítios ativos alterando uma etapa reacional, e assim, reduzindo a sua atividade catalítica.
II) Desativação por deposição de inertes geralmente descreve os bloqueios (químicos/físicos) dos sítios ativos. Exemplo da deposição de coque que pode ser revertida através da queima do mesmo.
III) Desativação por redução da área ativa por sinterização é um processo físico (reversível/irreversível).
Curva de Distribuição de Tempo de Residência do Reator
0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	0	160	80	40	20	10	5	2.5	0	0	Tempo (min)
Concentração (g/L)
Curva de distribuição do tempo de redidência de um reator
0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	0	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100	110	120	0	5	15	25	30	27.5	12.5	7.5	5	5	2.5	2.5	0	Tempo (min)
Concentração (mol/L)