Se os reatores tubulares calculados na letra b fossem operados em paralelo com a metade da vazão de alimentação indo para cada um, a conversão total atingida seria menor, maior ou igual a obtida na letra b. Justifique a sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos entender o que está sendo perguntado aqui. A questão fala sobre reatores tubulares operando em paralelo, onde metade da vazão de alimentação vai para cada reator. Estamos comparando a conversão total dessa configuração com a conversão obtida na letra b (que provavelmente envolve uma configuração diferente, talvez em série ou um único reator). Para resolver isso, vamos precisar entender como a conversão química se comporta em reatores operados em paralelo e usar conceitos de cinética química.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a conversão (
) em um reator depende da reação química que está ocorrendo e das condições operacionais, como vazão e volume do reator. Quando temos dois reatores em paralelo, cada um recebe metade da vazão total. Isso significa que cada reator tem um tempo de residência menor, já que a vazão está dividida.
Passo 3
Vamos considerar uma reação de primeira ordem para simplificar. A conversão em um reator de primeira ordem é dada por:
onde
é a constante de velocidade da reação e
é o tempo de residência (que depende da vazão e do volume do reator).
Passo 4
Quando operamos dois reatores em paralelo com metade da vazão em cada, o tempo de residência em cada reator é menor. Se cada reator tem um tempo de residência
, a conversão em cada um será:
A conversão total é dada pela média das conversões dos dois reatores:
Comparando isso com a conversão de um único reator com tempo de residência
:
Sabemos que
, então:
Ou seja,
.
Passo 5
Portanto, ao operar dois reatores em paralelo com metade da vazão em cada, a conversão total será menor do que a conversão obtida em um único reator com a vazão total.
Resposta
A conversão total será menor quando os reatores forem operados em paralelo com metade da vazão em cada um, em comparação com a configuração original da letra b.
Exercícios relacionados
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.
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.
Se a concentração de A na entrada é de 1 gmol/L, é possível calcular a taxa de reação a partir dos dados acima ? Calcule os parâmetros da taxa de reação em função de A.
A equação de Van der Waals é uma equação matemática que se aplica aos gases reais e pode ser apresentada como:
onde o termo
corrige a pressão por levar em consideração a atração intermolecular, e o termo
(a) O gás é comprimido à temperatura constante;
(b) Mais gás é adicionado ao sistema à temperatura e volume constante;
© A temperatura do gás é elevada a volume constante.
ATENÇÃO: cada resposta deve ser suportada pela aplicação da equação de van der Waals!!!
Resp.: (a) Menos ideal ; (b) Menos ideal ; © O gás tem comportamento próximo ao ideal
(a) O gás é comprimido à temperatura constante;
(b) Mais gás é adicionado ao sistema à temperatura e volume constante;
© A temperatura do gás é elevada a volume constante.
ATENÇÃO: cada resposta deve ser suportada pela aplicação da equação de van der Waals!!!
Resp.: (a) Menos ideal ; (b) Menos ideal ; © O gás tem comportamento próximo ao ideal