O reator de mistura tem capacidade de 510 L e é alimentado com uma corrente de vazão de
, com concentrações de
de A e
de B. Calcule as concentrações de A e C no estado estacionário.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício fala sobre um reator de mistura com capacidade de 510 litros, que está sendo alimentado por uma corrente com vazão de 115 litros por hora. Nessa corrente de entrada, temos duas substâncias: A, com concentração de 4,41 mol/L, e B, com concentração de 2,5 mol/L. A tarefa é descobrir quais são as concentrações de A e C no reator quando tudo estiver estabilizado, ou seja, no estado estacionário. Para resolver isso, vamos usar o conceito de balanço de matéria em reatores, que nos ajuda a entender como as substâncias entram, saem e reagem dentro do reator.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa estado estacionário. Nesse ponto, as quantidades de substâncias dentro do reator não mudam mais com o tempo porque a quantidade que entra é igual à que sai. Vamos assumir que a reação que ocorre no reator transforma a substância B em C, ou seja, B → C. Assim, precisamos fazer um balanço de matéria para A e C.
Passo 3
Vamos começar calculando o balanço de matéria para a substância A. Como não há reação envolvendo A diretamente, a concentração de A no reator será a mesma que na entrada. Isso porque a quantidade que entra será igual à que sai.
Então, a concentração de A no estado estacionário é:
Passo 4
Agora, vamos calcular a concentração de C. Como C é formada a partir de B, precisamos considerar a taxa de entrada de B e como ela se transforma em C. Primeiro, calculamos a concentração de B no reator, que também será igual à concentração de entrada, já que em estado estacionário a quantidade que entra de B é igual à que reage e forma C.
Passo 5
A transformação de B em C implica que toda a quantidade de B que entra é convertida em C. Portanto, a concentração de C no estado estacionário será igual à concentração de B na entrada.
Assim, a concentração de C é:
Resposta
No estado estacionário, as concentrações são:
- Concentração de A:
- Concentração de C:
Exercícios relacionados
Como o novo engenheiro químico da empresa, você foi escolhido para colocar um reator de mistura ideal em operação com uma reação em série do tipo:
e
. A concentração de A na alimentação será de 5 mol m
e a vazão volumétrica é de
. A conversão da espécie A no estado estacionário deverá ser igual a
. Calcule a concentração de A, B e C na saída do reator no estado estacionário.
Uma reação elementar irreversível está ocorrendo em fase líquida de acordo com a reação:
. O sistema atual opera nas seguintes condições: 2 reatores de mistura ideais em série, sendo que o primeiro tem volume de 3000 L e o segundo de 4000 L . A é alimentado puro a uma vazão volumétrica de
e as conversões após o primeiro e o segundo reator são de 0,6 e 0,8 respectivamente. Infelizmente os dados sobre a constante da taxa foram perdidos e por isto está havendo dificuldade em se fazer um novo projeto visando a duplicação da produção.
Durante o projeto da duplicação, decidiu-se usar reatores tubulares ideais ao invés dos de mistura. Calcule os volumes de 2 reatores tubulares ideais iguais operando em série necessários para atingir a conversão desejada de 0,8 de A se a vazão de entrada de A puro é de
e a concentração de A na entrada é a mesma utilizada na letra a). Qual é a conversão de A após o primeiro reator ? Esta conversão é maior menor ou igual a conversão total do sistema dividida por 2 ? Explique fisicamente porque isto está ocorrendo.
Um reator tubular ideal será usado para realizar as seguintes reações irreversíveis em fase gasosa. O reator opera a
e temperatura de 473 K .
-
Kgcat. h -
Kgcat. h .
A alimentação contemde A e o restante de inerte. A vazão volumétrica de entrada é de . Deseja-se uma conversão global de A no reator tubular de 55%. Calcule a massa de catalisador necessária e as concentrações de B e E na saída desse reator. O efluente desse primeiro reator irá alimentar um reator de mistura ideal, que opera em série, nas mesmas condições de temperatura e pressão. Se a conversão global de A desejada na saída do reator de mistura é de , calcule a massa de catalisador e as concentrações de B e E na saída do reator de mistura.