Exercicios Da Prova reatores

EXERCÍCIOS PROVA 1 Exercícios do Capítulo 1 ao 6. 1) Um reator reator em em batela batelada da de volum volume e consta constante nte de 200 200 dm3 é pressurizado  20 atm com uma mistura de !"# de $ e 2"# de inerte. $ rea%&o em 'ase (asosa ocorre isotermicamente a 22! C.

a) $ssu $ssumi mind ndo o *ue *ue a lei lei do (+s (+s ideal ideal é v+li v+lida, da, *uant *uantos os mols mols de $ cont contém ém no reator  reator  inicialmente- ual é a concentra%&o inicial de $- (Resp.: N a0  =73,2 mol; C a0  =0,37 mol/dm3 ) a0 =73,2 a0 =0,37 b) /e a rea%&o rea%&o é de primeira primeira ordem, calcule calcule o tempo tempo necess+ri necess+rio o para consumir consumir # de $. r a.Ca

 com

 0,1 min1

(Resp.: t=46,1 min)

c) /e a rea%&o rea%&o 'or 'or de se(unda se(unda ordem, ordem, calcule calcule o tempo tempo necess+ri necess+rio o para consumir consumir 40# 40# de  $. Calcule também a press&o do reator para uma temperatura de 12! C neste n este mesmo tempo do reator. r a.Ca2  com 0,! dm35mol.min (Resp.: t=15,5 min; =25,62 atm)

2) Um reator reator estrano estrano é usado usado em processos processos de opera%&o opera%&o especial, especial, é o reator reator de espuma espuma 7lí*uido 8 (+s). $ssumindo *ue a rea%&o ocorre somente em 'ase lí*uida, deduza a e*ua%&o di'erencial do balan%o molar (eral em termos de9

(!i"a: Come"e de #m $alan%o mola& di'e&en"ial)

3) $ se(uint se(uinte e rea%&o irreversíve irreversívell em 'ase lí*uida lí*uida ocorre em em um reator reator de 'luxo. 'luxo.  $ 8 :



C

;ois reatores s&o disponibilizados para o processo, um <=> de 400 dm 3  *ue s? pode ser  operado  300 @, e um C/A> de 200 dm 3  *ue s? pode ser operado  3"0 @. $s duas alimenta%Bes do reator misturadas 'ormam uma alimenta%&o simples e em i(ualdade molar em  $ e :, com uma vaz&o vaz&o volumétrica total de 10 dm 35min. ;ados9 0,0!dm35mol.min  300@ E4"000D5mol.@ E4"000D5mol.@ CaobCbob2mol5dm3 aobo" dm35min. a) $)

ual dos dois reatores nos dar+ a maior convers&o- (Resp.:   =0,+3; =0,+3;   =0,-5) =0,-5) F uma convers&o razo+vel(&esolendo a inte&al pela p a   =0,75) =0,75) C*R  C*R 

R  R 

R 

G) /eHa /eHa a rea% rea%&o &o omo(In omo(Inea ea,, de 'ase lí*ui lí*uida da,, de se(unda se(unda ordem ordem e irre irreve vers rsív ível, el, *ue dever+ ocorrer em um reator tubular.  $ 8

:



C 8

;

7A260 =)

J <=> tem volume de ",33 't 3. Est+ sendo proposto aumentar a convers&o instalando um C/A>, de capacidade de 100 (al, em série com o <=>. Calcule a nova convers&o.

;ados9 =a0=b01,"1 lbmol5  a0 G,3 't35 b0 G,42 't35 K10,".

") /eHa /eHa a rea%&o rea%&o irreve irreversí rsível vel e em em 'ase 'ase (asosa (asosa99  $  2 :

(Resp.:  2  =0,54) 2 =0,54)

 $ se(uinte correla%&o 'oi determinada por dados experimentais do laborat?rio 7a concentra%&o inicial de $ é 0,2 (mol5L.) e do <=> ser&o idInticos- (Resp.: $)

"onst&#do o &'i"o (10 -  /& a ) e&s#s  imos #e at =0,5 a taa de &ea%o independe da "one&so) ue convers&o ser+ alcan%ada com um C/A> de 0 L- (Resp.: = 310 10  )

")

ual volume do <=> ser+ necess+rio para *ue a rea%&o alcance !0# de convers&o(Resp.: 8=2,310 -  m3 )

d)

ual volume é re*uerido de um C/A>, se parte do e'luente *ue sai do <=> na letra c é alimentado para um C/A> com o obHetivo de aumentar a convers&o para 0#- (Resp.: 8=1,410 -  m3 )

e)

/e a rea%&o ocorre  press&o constante em um reator em batelada, onde o rea(ente $ puro é alimentado, *ual extens&o de tempo é necess+rio para alcan%ar G0# de convers&o- (Resp.: t=2,0210   s) Construa um (r+'ico da taxa de rea%&o e convers&o como uma 'un%&o do volume do <=>. (o dois &'i"os di'e&entes:  e&s#s 8   e 9&  e&s#s 8   ) 7 

')

R 

a

R 

6) >ea(ente $ puro é alimentado em um reator com vaz&o volumétrica de 1000 't35 e  concentra%&o de 0,00" lbmol5't3 para o C/A>, *ue est+ conectado em série com um reator tubular. /e o volume do C/A> é 1200 't 3 e o volume do reator tubular é 600 't3, *uais s&o as conversBes intermedi+rias e 'inais *ue podem ser alcan%adas pelo sistema- J inverso da varia%&o, est+ tra%ado no (r+'ico abaixo, como uma 'un%&o da convers&o para as condi%Bes de opera%&o *ue a rea%&o ocorre.

!) Um C/A> de G00 L e um <=> de 100 L est&o disponíveis para processar 1L de alimenta%&o por se(undo. $ alimenta%&o contém G1# de $, G1# de : e 14# de inerte.  $ rea%&o irreversível em 'ase (asosa ocorre  10 atm e 22! C.  $ 8 :  C  $ taxa de rea%&o, é dada abaixo, em 'un%&o da convers&o est+ em (mol5L.min.

a) ual é a convers&o m+xima *ue pode ser alcan%ada pelos dois reatores conectados em série- (Resp.;   =0,445;   =0,515) b) ual seria a convers&o total se dois C/A>Ps de G00 L 'ossem conectados em série, com as mesmas alimenta%Bes e condi%Bes de opera%&o- (Resp.:  =0,5+5) c) ual seria a convers&o total se dois C/A>Ps de G00 L 'ossem conectados em paralelo com a metade da alimenta%&o entrando em cada reator- (Resp.:  =0,52) d) ual é o volume de um reator tubular simples necess+rio para alcan%ar 60# de convers&o se a taxa molar da alimenta%&o é 2 (mol $5min- (Resp.: 8=1-0 ) e) /e a press&o total 'osse reduzida por um 'ator de 10, a convers&o deveria aumentar, diminuir ou permanecer a mesmaC 

C 

t 

t 

')

Construa um (r+'ico da taxa de rea%&o e convers&o em 'un%&o do volume do <=>.

4) ;ados de um besouro de massa corporal de 3,3( mostra *ue ele pode empurrar uma bola de esterco de 3"(  6," cm5s  uma temperatura de 2! C, 13 cm5s  3! C, e 14 cm5s  G0 C. Q *ue velocidade ele pode empurrar o esterco  G1," C- (Resp.: =1+,7  "m/s)

)


/i7s)  8 TCl 8 /ixTClz

Vonte uma tabela este*uiométrica para9 x1, 2 e z2.  $ press&o total pode ser assumida por 2 atm e a alimenta%&o é este*uiométrica. Es*uematize a concentra%&o de cada espécie como uma 'un%&o da convers&o. 3 (Resp.: C *=   0,017- mol/dm ; C   <=C  *.  (1)/(2>0,5)?; C  @=C *.  (1)/(2>0,5)?; C  C =C  *.  (0,5)/(2>0,5)?; C  !=C *.  (2)/  (2>0,5)?; C A=   C  *.  (0,5)/(2>0,5)?.)

10) $ rea%&o elementar $7() 8 :7l)  C7() est+ ocupando o espa%o de um duto somente na 'ase (asosa. $ alimenta%&o do duto consiste de um 'luxo de (+s composto de $ puro e um 'luxo lí*uido de : puro. J lí*uido : cobre o 'undo do duto e evapora para a 'ase (asosa, mantendo o e*uilíbrio da press&o de vapor por todo o sistema. $ 'ase (asosa 'lui em 'luxo contínuo. W(nore o volume ocupado por :.

a) Expresse a lei das taxas somente em 'un%&o da convers&o e calcule numericamente todas as inc?(nitas possíveis de serem calculadas. b) ual é a taxa de rea%&o, r a, *uando a convers&o é "0#- (Resp.: 0,174 l$mol/'t  .s) 3

6

3

;ados9
11) $ se(uinte rea%&o elementar em 'ase (asosa ocupa um reservat?rio isotérmico  uma press&o constante 71 atm 2" C)9 CTG7() 8 2 Cl27()



CT2Cl27(,l) 8 2 TCl7()

Utilize o (+s clore como base de c+lculo. a) Vonte uma tabela este*uiométrica, assumindo *ue a alimenta%&o est+ em propor%&o este*uiométrica composta apenas de rea(entes. b) Calcule X. c) Calcule r a em termos de K, a convers&o do cloro, a taxa de rea%&o especí'ica, e a concentra%&o inicial de cloro. d) ual é a concentra%&o de cloro  60# de convers&oe) ual é a taxa de rea%&o *uando K0,6') /e o 'ator de 're*YIncia é 2x1012 L25mol2.s, calcule a ener(ia de ativa%&o. () ual é a taxa de rea%&o especí'ica  100 C- 7Um dos produtos é um lí*uido com uma press&o de vapor de G00 mmT("3 1,4! cal5(mol.@0,042 dm3.atm5(mol.@.

12) :enzilamida é o produto obtido pela rea%&o da amRnia com o cloreto de benzil em 'ase lí*uida 7ambos)9 C6T"CJCl 8 2 ZT3  C6T"CJZT2 8 ZTGCl

a) Aendo como base de c+lculo o cloreto de benzil, monte uma tabela este*uiométrica para um sistema em batelada. b) /e a mistura inicial consistiu somente de amRnia  uma concentra%&o de 6 (mol5L e cloreto de benzil  uma concentra%&o de 2 (mol5L, calcule a concentra%&o de amRnia e benzilamida *uando a convers&o é 2"#. c) Aomando a amRnia como base de c+lculo, expli*ue como seria sua tabela este*uiométrica para um sistema de 'luxo. 13) Um omem misterioso pediu a vocI *ue 'izesse para ele uma por%&o de perclorato de metila. ocI *uestionou seus motivos, pois o produto da rea%&o entre perclorato de prata s?lido e iodeto de metila explode violentamente *uando atin(ida por al(o. Ele respondeu a verdade9 ele é dono de uma empresa removedora de troncos de +rvore, e precisa de explosivos baratos. Ele tem a licen%a, mas sua empresa est+ com pouco dineiro para realizar o trabalo. ocI n&o est+ muito con'ort+vel com a situa%&o, mas como est+ em di'iculdades e precisa do dineiro e o *ue vocI n&o precisa é explodir seu laborat?rio.
3

G

(Resp.: t=162531 s=45,15 B)

1G) +rios pes*uisadores tIm examinado a viabilidade de usar zonas Smidas 7pantanal) para limpar (randes volumes de +(ua poluída. J zona Smida experimental 3 7E[3) do site ;es Voines Experimental [etlands 7zonas Smidas experimental dos mon(es) em Wllinois tem um volume de 1".000.000 dm 3 e um in'luxo de !0.000 dm 3 de +(ua por  casa da planície de rios. J 'luxo de saída eventualmente retorna para o rio. ;urante o 'inal da primavera, a +(ua do rio normalmente contém G," \(5dm 3 do erbicida atrazina. Entretanto, o nível m+ximo de contamina%&o 7VCL) permitido pela lei 'ederal de +(ua pot+vel é 3,0 \(5dm3. Como uma primeira aproxima%&o, trata o E[3 como um C/A> per'eitamente misturado e assume *ue a decomposi%&o da atrazina é de primeira ordem com 0,002" 1. a)
d) E[3 est+ operando inicialmente s mesmas condi%Bes do item 7a) em estado estacion+rio. /upona *ue existe uma seca permanente por 1.000 de dura%&o, a *ual o 'luxo de evapora%&o de +(ua do E[3 é 10.000 dm35. J balan%o de +(ua (lobal é tal 'orma *ue o volume de +(ua no p^ntano 7pantanal) continua constante, contudo, atrazina n&o é evaporada e nem carreada na evapora%&o 7n&o sai na evapora%&o). Como 'ica o per'il de concentra%&o- Como isto pode ser explicado1") $s células em seu corpo necessita obter nutrientes, ormRnios, 'atores de crescimento, e outras moléculas presentes  concentra%Bes muito baixas em 'luidos ao redor das células.
a) ocI est+ desenvolvendo em cultura 106 células por mL em um 'rasco de vidro em A contendo em média 10 mL. Cada célula possui 10 " receptores em sua super'ície. $ taxa constante de associa%&o  '   da vincula%&o de li(antes  receptores é 10 6 V 1.min1. Calcule o tempo para *ue "0# dos receptores se vinculem  li(antes, se vocI adicionar li(antes  uma concentra%&o de 10 ! V. $ssuma vincula%&o irreversível e mistura per'eita. b) Vostre *ue a concentra%&o de li(antes no item 7a) é su'icientemente excessiva e ent&o a vincula%&o poderia ser considerada pseudoprimeira ordem. c) $ vincula%&o de li(ante ao receptor é uma rea%&o reversível. ea%&o9 2 $ 8 :  2 C Jnde $ é éter pcloro'enil isopropila, : é bromo e C é o produto monobromado. Aaxa de >ea%&o9 r  $71.C $.C: 8 2.C $C:2) Aaxa de rea%&o especí'ica  64 _=9  11,4 't35 lbmol.min 2,2x103 7't35lbmol)2.min1.

1!) Uma subst^ncia lí*uida or(^nica, $, contém 0,1# molar de impureza, :, *ue pode ser  idro(enada a $9 : 8 T2  $ J material é puri'icado pela idro(ena%&o lí*uida em um reator contínuo de mistura per'eita  100 _C. $ vaz&o de alimenta%&o do lí*uido é constante  !30 lb5. J reator detém "0 (al de lí*uido,  "00 psi(, e a *uantidade de : em nível 'ora do produto é 0,001# molar. ual

ser+ a concentra%&o de : no produto se a press&o de idro(Inio 'or mantida  300 psi( $ssumindo *ue a rea%&o se comporta como uma rea%&o de primeira ordem em rela%&o a : e T2, em batelada9 d:5dt.:.T2 Jnde9 :concentra%&o de :, T 2concentra%&o de T2, ttempo e constante. $ssumindo a lei de (+s ideal e a lei de Tenr. $ssuma também as se(uintes propriedades9  $ : 10 10 isotérmico  " atm. $s 'ra%Bes molares das vazBes de alimenta%&o s&o9 $0,20 :0,"0 inertes0,30. a) ual ser+ a vaz&o volumétrica no estado estacion+rio em *ual*uer ponto do reator se a *ueda de press&o devido ao atrito do 'luido pode ser i(norada- (Resp.: =  .(10,2.)) b) uais ser&o as expressBes das concentra%Bes de $, : e ; em 'un%&o da convers&o em *ual*uer ponto ao lon(o do reatorc) ual é a concentra%&o de alimenta%&o 7mol5dm3) de $ se a temperatura de alimenta%&o 'or "" _Cd) ;etermine *ue lar(ura o <=> deve ter para alcan%ar a convers&o 7baseado em $) de 0,!0 se a temperatura no reator 'or uni'orme  "" _C, a vaz&o volumétrica é "0 dm 35min e a taxa de rea%&o a "" _C é9 &=2,5.C  <1/2 .C @  mol/m3.min (Resp.: 8=50,21 dm  ) e) deveria ter para *ue o e'luente do <=> no item 7d) alcance uma convers&o de 0,4" 7baseada na alimenta%&o de $ no <=>) se a temperatura do C/A> 'or "" _C() uantos tubos de 1 in 7pole(ada) de di^metro e 20 't de comprimento, coberto com catalisador, s&o necess+rios para alcan%ar "# de convers&o de $ come%ando com o 'luxo ori(inal- para alcan%ar !0# da convers&o de e*uilíbrio e o tamano do C/A> necess+rio para aumentar a convers&o do e'luente do <=> para 4"# da convers&o de e*uilíbrio se suas temperaturas 'orem uni'ormes  100 _C. $ ener(ia de ativa%&o para a rea%&o é 30 D5mol, e a rea%&o é reversível com uma constante de e*uilíbrio  100 _C de 10 7m35mol)152. (Resp.: 8  =-,56 dm ; 8  =6,45 dm  ) 1) J proHeto para um sistema de reator *ue realizar+ a rea%&o em 'ase lí*uida com densidade constante9 $  : 8 C, onde a taxa de rea%&o é9 0 

3

R 

3

C*R 

3

7r  $) a) ual sistema de reatores de 'luxo 7tipo e disposi%&o), um reator ou reatores em série, vocI recomendaria para um processo contínuo de alimenta%&o de $ puro para *ue minimizasse o volume total do reator 7ou do sistema)- 7é deseHada uma convers&o de 0# de $) b) ue tamano de reator deveria ser usadoc) . ;ados9 110 lbmol0,"5't352.1 26,0 't35lbmol alimenta%&o100 lbmol5 de $ puro C $o0,2" lbmol5't3 press&o total2000 
20) $ remo%&o de nitro(Inio de compostos or(^nicos 7idrodenitro(ena%&o) é uma importante rea%&o industrial. Z?s consideramos a primeira etapa da rea%&o deste processo em 'ase lí*uida na *ual ",6benzo*uinolina 7espécie $) é rea(ida  100 _C em uma solu%&o saturada com idro(Inio  2"00 psi( 7T 2  em excesso). Js dados se(uintes 'oram obtidos  100 _C de um reator em batelada usando sul'ato como catalisador a uma concentra%&o de 20 (5dm39

 $ taxa  100 _C é aproximadamente G vezes a taxa  40 _C. eri'i*ue *ue a rea%&o é de pseudoprimeira ordem em ",6benzo*uinolina e determine a taxa de rea%&o especí'ica. /abe se *ue a taxa de rea%&o especí'ica é diretamente proporcional  concentra%&o de catalisador  7primeira ordem). /u(erimos dobrar a concentra%&o de catalisador e abaixar a temperatura para 0 _C. epita o item 7d) para o caso em *ue ocorra uma destila%&o reativa. Estude o e'eito da taxa de evapora%&o na convers&o. 22) $ rea%&o de isomeriza%&o catalisada por +cido na 'ase lí*uida e irreversível ocorre isotermicamente em um reator semibatelada. Uma solu%&o a 2 V de T2/JG é alimentado a uma taxa constante de " dm 35min para um reator *ue inicialmente n&o contém +cido sul'Srico. J volume inicial da solu%&o de $ puro no reator é 100 dm 3. $ concentra%&o de $ puro é 10 mol5dm 3. $ rea%&o é de primeira ordem em $ e na concentra%&o do catalisador, e a taxa de rea%&o especí'ica é 0,0" dm 35mol.min. J catalisador n&o é consumido durante a rea%&o.

a) ;etermine os nSmeros de mols de $, T e de T2/JG no reator e a concentra%&o de $ e T2/JG em 'un%&o do tempo. b) Jbtena uma solu%&o analítica do numero de mols de $, Z $, e a concentra%&o de $, C $, em 'un%&o do tempo. uais ser&o as concentra%Bes de $ e de T2/JG ap?s 30 minc) /e a rea%&o 'or reversível com  C2,0, plote a concentra%&o de $ e C em 'un%&o do tempo. d) Como suas respostas seriam mudadas se a solu%&o de 2 V de $ 'osse alimentada com uma solu%&o de 2 V de T2/JG *ue tina uma volume inicial de 100 dm 3e) >e'a%a este problema onde $ é alimentado a uma concentra%&o de 2 V e " dm35min  200 dm3 de 2 V de T 2/JG. /e a rea%&o 'or de primeira ordem em $ e ordem zero em T2J e a taxa de rea%&o especí'ica 'or 0,0" min 1, *ual ser+ a concentra%&o de $ ap?s 30 min- /e a rea%&o 'or reversível com C2,0, plote a convers&o de e*uilíbrio e as concentra%Bes de $ e C em 'un%&o do tempo. 7;ica9 tente usar a express&o do balan%o molar em termos de Z $)

23) Em v+rios processos industriais onde a convers&o por passo pelo reator é baixa, pode ser vantaHoso usar um reator com reciclo. $*ui uma si(ni'icativa por%&o do 'luxo de saída é reciclado direto  entrada do reator. Calcule a convers&o

*ue pode ser alcan%ada em um <=> de 2 m 3, *uando a rea%&o irreversível e isotérmica de primeira ordem em 'ase (asosa ocorrer a "00 _C e " m 3 de alimenta%&o de (+s é reciclada para cada metro cSbico de corrente.

;ados9 0,0" s1 <01013 
2G) $ rea%&o elementar de isomeriza%&o em 'ase (asosa $  : ocorre em um reator de leito de receio com reciclo. $ raz&o do reciclo é " mols reciclados por moles retirados no 'luxo de saída.
;ados9 C $o0,01 mol5dm3 7
2") Considere o sistema de reatores com reciclo abaixo, onde a rea%&o elementar  irreversível em 'ase (asosa $ 8 :  C ocorre isotermicamente a "!0 _C e 1 atm. Uma parte do condensador é a*uecido  temperatura do reator e reciclado  entrada do reator. $ *ueda de press&o na condu%&o pelos tubos pode ser desprezada. Estime o volume do reator para uma convers&o de "0# da alimenta%&o = $o.

;ados9 = $o=:o1 mol5 100 m35mol. >G Aemperatura de saída do condensadorG" _C
26) >eatores de 'luxo radial podem ser usados vantaHosamente para rea%Bes exotérmicas com alto calor de rea%&o. $ alta velocidade radial na entrada do reator é Stil na redu%&o da 'orma%&o de n?doas 7mancas ou incrusta%Bes) dentro do reator. Con'orme o 'luido se movimenta dentro do reator, a velocidade, U, varia inversamente com r9

Jnde Uo é a velocidade 7m5s) na entrada do raio, irreversível em >, rea%&o em 'ase (asosa em >o. Considere a rea%&o elementar, irreversível e em 'ase (asosa $ 8 :  C ocorre em um reator de 'luxo radial similar com o da 'i(ura abaixo. ;eduza uma e*ua%&o para a convers&o em 'un%&o do raio, onde a rea%&o ocorre em um reator de 'luxo radial con'orme o mostrado na 'i(ura abaixo. a) ;eduza uma e*ua%&o para a convers&o em 'un%&o do raio para opera%&o isotérmica desprezando a *ueda de press&o. b) =a%a um (r+'ico de K em 'un%&o de r, *uando a *ueda de press&o 'or si(ni'icante com uma molalidade de 0,0! (1. 7" 
alores de par^metros su(eridos9 0,6 dm65(cat.mol.s = $o10 mol5min C $o0,1 mol5dm3 0,G dm >o0,1 dm >110 dm densidade volSmica de catalisador2000 (5dm 3.

2!) $ cultura de uma bactéria, :, ocorre em excesso de nutriente9 ZUA>WEZAE 8 CFLUL$/   V$W/ CFLUL$/ 8 <>J;UAJ ZUA>WEZAE 8 :  2:  $ taxa de cultura para esta bactéria é mais bem descrita por um modelo de cultura lo(ística9

Jnde C: é a concentra%&o 7(5dm3) e m e C:max s&o par^metros constantes da taxa de rea%&o. a) de 10 dm3, *ual ser+ a concentra%&o de saída da célula para uma vaz&o volumétrica de 0," dm35. arie a vaz&o volumétrica para ce(ar a um (r+'ico da concentra%&o da saída da célula em 'un%&o do espa%o de tempo. Zo mesmo (r+'ico, plote o numero total de células existentes no reator em 'un%&o do espa%o de tempo. ;ados9 concentra%&o inicial da célula na alimenta%&o106 (5dm3 m0," 1 C:max"x103 (5dm3.

24) Uma rea%&o bimolecular 7elementar) de se(unda ordem $ 8 : C 8 ; ocorre em um sistema lí*uido omo(Ineo. >ea(entes e produtos s&o mutuamente solSveis e a varia%&o de volume como conse*YIncia da rea%&o é desprezível. $ alimenta%&o do <=> *ue opera isotermicamente a 260 _= consiste em 210 lb5 de $ e 260 lb5 de :. J volume total do reator é ",33 't 3, e com esta taxa de alimenta%&o, "0# do componente  $ na alimenta%&o é convertido. =oi proposto aumentar a convers&o, um reator de mistura com capacidade de 100 (al ser&o instalados em série, e imediatamente a sua montante, com um reator tubular. /e o reator de mistura operar  mesma temperatura, estime a convers&o de $ *ue pode ser esperada na corre%&o do sistema despreze a rea%&o reversível. Jutros dados avaliados nos 'ornece9 (Resp.: =0,6-) 

3

;ensidade a 260 _= 7lb5't )
A G!,4 13 0,"" 0,32

B "G,0 1!2 0,"2 0,G"


30

G1"

2) $ rea%&o de isomeriza%&o catalisada por +cido na 'ase lí*uida e irreversível ocorre isotermicamente em um reator semibatelada contendo T2/JG. $ é alimentado a uma taxa constante de 10 mol5min. $ vaz&o volumétrica de lí*uido entrando no reator  semibatelada é " dm35min. J volume inicial de uma solu%&o de T 2/JG catalisador a 3 V no reator é 100 dm3 7n&o + presen%a de $ inicialmente). $ rea%&o é de primeira ordem em $ e de ordem zero na concentra%&o do catalisador, e a taxa de rea%&o especí'ica é 0,0" min1. a) Use o matlab para determinar o nSmero de mols de $ no tan*ue e a concentra%&o de $ e de T2/JG em 'un%&o do tempo. b) Jbtena uma solu%&o analítica do numero de mols de $, Z $, e a concentra%&o de $, C $, em 'un%&o do tempo. ual ser+ a concentra%&o de $ ap?s 30 min- uantos moles de $ restar+ no tan*ue ap?s um lon(o tempo 7t )- (Resp.: N  =200 mols) Expli*ue por*ue o nSmero de mols permanece praticamente constante ap?s lon(as oras de opera%&o. c) >e'a%a o item 7a) assumindo *ue a rea%&o é de se(unda ordem em T2/JG com 0,02 dm35mol.min.  <

7;ica9 tente n&o usar convers&o na solu%&o deste problema)

30)
a) Use o método dos mínimos *uadrados n&o linear 7re(ress&o) e uma outra técnica para determinar a ordem de rea%&o, , e a taxa de rea%&o especí'ica, . b) ue condi%Bes experimentais vocI su(ere se vocI 'osse obter mais dados31) uando o san(ue arterial entra em um tecido capilar, ele troca oxi(Inio e di?xido de carbono com o meio 7ambiente). $ cinética da desoxi(ena%&o da emo(lobina no san(ue 'oi estudada com a adi%&o de um reator tubular por Zaamura e /taub.

Embora a rea%&o seHa reversível, medi%Bes 'oram 'eitas na 'ase inicial da decomposi%&o, ent&o o 'ato da rea%&o ser reversível pode ser desprezado. Considere um sistema similar ao utilizado por Zaamura e /taub9 a solu%&o entra em um reator tubular 70,1"4 cm em di^metro) *ue possui eletrodos de oxi(Inio posicionados a cada " cm de intervalos dentro do tubo. $ taxa de 'luxo da solu%&o dentro do reator é 1,6 cm35s.

32) Ariamino(uanidina 7A$Z) é um importante in(rediente propelente *ue é usado como oxidante.
Js dados se(uintes nos d&o a amRnia cumulativa envolvida em 'un%&o do tempo. $ concentra%&o inicial de Z e idrazina s&o 0," e 2,"!" V, respectivamente, em um reator 

batelada de 200 mL. ;espreze *ual*uer varia%&o volumétrica do lí*uido com a rea%&o para esta rea%&o a*uosa.  Q 3!1 @9 Aempo 7min) ZT3 7mmols)  Q 3"1 @9 Aempo 7min) ZT3 7mmols)

0 0

" 34

10 6

20 "

30 116

G0 1"1

"0 1!!

60 213

40 23!

100 26G

1"0 2!

0 0

" 30

10 ""

20 !

30 130

G0 1"G

"0 1!G

60 10

40 216

100 23G

1"0 263

;etermine *uantos par^metros de taxa de rea%&o s&o possíveis. 33) xido de nitro(Inio é um dos poluentes na descar(a automobilística e pode rea(ir com o oxi(Inio para 'ormar di?xido de nitro(Inio de acordo com a rea%&o9

 $ 24 @ a taxa de rea%&o especí'ica é 1,Gx10 ppm25min. a) ual é a meia vida de 3000 ppm ZJ 7um típico précontrole do valor de auto escape) no arb) ual é ameia vida de 1 ppm ZJ 7um típico valor de atmos'era poluída)3G) necess+rio para alcan%ar 40# de convers&o e produzir 1000 (mol de  $ por ora. $ corrente de alimenta%&o consiste de 60# de $2 e G0# de inertes  uma press&o de 10 atm e uma temperatura de G0 _C. Js dados se(uintes 'oram obtidos em um laborat?rio de um reator batelada de mistura per'eita  press&o constante, *ue tem uma car(a inicial consistente em 4"# de $ 2 e 1"# de inertes.
olume 7dm3)

0

0,200

30

0,2"1

60

0,2!6

120

0,302

2G0

0,322

3") $ isomeriza%&o em 'ase (asosa ocorre isotermicamente em um C/A> 'luidizado para um numero de di'erentes catalisadores. ;etermine *ual dos catalisadores podem produzir mSltiplos estados estacion+rios.

/e *ual*uer um exibir estado estacion+rio mSltiplo, mapeie as re(iBes.