QUESTÃO 02) (Valor: 7 Pontos) A reação em fase líquida
é conduzida em um reator de mistura perfeita. A taxa de formação de
é dado por
e a conversão desejada é de
. A vazão de alimentação da corrente 1 (Reagente A ) é de
e a concentração é de
. A vazão de alimentação da corrente 2 (Reagente B) é de
e a concentração é de
.
Desenvolva a seguinte equação de projeto do reator CSTR, a partir do balanço molar geral e fazendo todas as considerações necessárias:
Desenvolva a seguinte equação de projeto do reator CSTR, a partir do balanço molar geral e fazendo todas as considerações necessárias:
Passo 1
Vamos resumir o que precisamos fazer aqui. Temos uma reação líquida
que vai acontecer num reator de mistura perfeita (CSTR). A taxa de formação de
é dada por
. A gente quer uma conversão de 80% dos reagentes. As vazões e concentrações dos reagentes A e B também são fornecidas. Para resolver isso, vamos usar o balanço molar geral e aplicar a equação de projeto do CSTR:
Vamos precisar calcular as vazões maisicas, as concentrações no reator e aplicar a taxa de reação para achar o volume
do reator.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular as vazões molares dos reagentes A e B na alimentação. A vazão molar
de A é dada por:
Da mesma forma, para o reagente B:
Passo 3
Agora, vamos considerar a conversão desejada de 80%, ou seja,
. Isso significa que 80% de A vai reagir. A quantidade de A que reage é:
Passo 4
Com a taxa de reação dada por
, precisamos expressar
, que é a taxa de consumo de A. Como a reação é
, a taxa de consumo de A é igual a:
Passo 5
Vamos encontrar as concentrações de A e B no reator. Sabendo que
, a concentração de A no reator
é:
Para B, como a estequiometria é 1:1, a conversão de B também será 0,8:
Passo 6
Agora, substituímos as concentrações na expressão de
:
Passo 7
Finalmente, aplicamos a equação de projeto do CSTR para encontrar o volume
:
Resposta
O volume do reator CSTR necessário é de 5500 m³.