Para a reação entre ácido cianídrico e acetaldeído em solução aquosa, HCN +
, a taxa de reação a
e um certo pH é
, onde
. Se a reação é conduzida em um reator CSTR, qual é o volume do reator para uma conversão de
de HCN se a concentração de alimentação é 0,04 mol.
para cada reagente, e a taxa de alimentação é de 2 L.min
?
Passo 1
Então, temos uma reação entre ácido cianídrico (HCN) e acetaldeído (CH₃CHO) que acontece em água. A gente quer descobrir o volume de um reator contínuo (CSTR) necessário para converter 75% do HCN. Para isso, vamos usar conceitos de cinética química e balanceamento de reatores, além das fórmulas próprias de um CSTR.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é conversão. Se a conversão é 75%, significa que 75% da concentração inicial de HCN será transformada no produto. A concentração inicial de HCN (C_A0) é 0,04 mol/L. Então, a concentração final de HCN (C_A) será:
Passo 3
Agora, vamos olhar para a equação da taxa de reação dada por:
Como a reação é 1:1 entre HCN e CH₃CHO, a concentração de B (CH₃CHO) também vai diminuir na mesma proporção. Então, se X = 0,75, a concentração de CH₃CHO:
Passo 4
No caso de um CSTR, a equação de balanço de massa é:
Substituindo a taxa de reação:
Passo 5
Vamos substituir os valores conhecidos:
Passo 6
Resolvendo para V:
Resposta
O volume do reator CSTR necessário para uma conversão de 75% de HCN é aproximadamente 2857,14 litros.