1. O documento apresenta 5 problemas relacionados a reações químicas e sistemas de mistura. Os problemas envolvem cálculos de constantes cinéticas, ajuste de modelos de reatores, determinação de composições de misturas em tanques agitados e outros.

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DEQ - CTC - UEM, ERQ - Engenharia das Reações Químicas
2o Semestre/2013 - 4a
Lista da 3a
Avaliação, Data da entrega: 11/01/2013, na portaria do DEQ.
 Coloque uma capa no seu trabalho, apresentando o No
e Nome do Grupo, o Nome do Líder e dos
Membros do Grupo, e as suas notas de desempenho de 0 a 100%.
 Inclua as folhas desta Lista, após a capa, na lista resolvida a ser entregue.
PROBLEMAS
1. Um reator experimental de laboratório é utilizado para o estudo de uma reação catalítica de
primeira ordem, do tipo kA B . O reator é do tipo de leito de recheio, tem um comprimento
total de 140 cm e, para as condições de temperatura e pressão usadas, apresenta uma conversão
de 97,8 %.
A vazão de alimentação do fluido é tal que sua velocidade média, baseada na área total da seção
transversal do tubo vazio, é de 1,2 cm/s. A porosidade do leito de recheio de partículas de
catalisador é 0,4.
Na entrada e na saída do reator são usados um comprimento de 10 cm recheados de partículas
inertes, com a mesma porosidade do leito de catalisador.
Calcule a constante cinética de velocidade de reação, admitindo que:
a) O reator se comporta como um reator de tubular de escoamento uniforme.
b) O reator se comporta como um reator tubular com dispersão. Neste caso, para determinar a
dispersão do reator, um pulso imperfeito de traçador foi injetado na entrada e a resposta foi
medida em dois pontos, o primeiro situado a 25 cm da entrada e o segundo a 25 cm da saída.
A variança da distribuição dos tempos de residência para cada um destes pontos foi,
respectivamente, de 39 e 64 s2
.
2. Um reator experimental de bancada é utilizado para se estudar uma reação reversível de primeira
ordem, do tipo: A B .
Suspeita-se que o reator tenha um comportamento equivalente a N tanques em série e, por isso,
faz-se um teste de traçador do tipo pulso, cujo resultado pode ser apresentado na forma da
Tabela, abaixo:
 E   ln()  ln[·E]
0,4 0,451
0,5 0,668
0,6 0,840
0,7 0,944
k1
k2

2. 2
a) Demonstre por manipulação algébrica das equações do Modelo de N Tanques em Série, que
o modelo pode ser ajustado, plotando-se:  ln[·E] em função de:   ln(), o que dá uma
reta com coeficiente angular igual a N.
b) Ajuste o Modelo de N Tanques em Série ao reator experimental pelo método apresentado no
item (a).
c) Demonstre que para reações reversíveis de primeira ordem do tipo acima indicado, a fração
não convertida no Modelo de N Tanques em Série é dada pela seguinte equação, quando não
existe B na alimentação:
(  )
( )
d) Determine o valor das constantes cinéticas da reação reversível, para as seguintes condições:
O reator é isotérmico.
O volume do reator é 8 L.
A vazão volumétrica é 2 L/min.
A conversão de equilíbrio para a reação, nas condições de temperatura e pressão da reação, é
80 %.
A conversão do reator é 60 %.
Não existe B na alimentação.
3. Um tanque de mistura perfeita de 5 m3
é alimentado com uma corrente de 500 L/h de iso-octano
e outra de 500 L/h de octano normal, que são reunidas na entrada do tanque, para formar uma só
corrente de entrada.
Na saída do tanque, o efluente contém uma mistura de 50 % em volume de cada componente,
admitindo-se que não haja efeito de mistura, ou seja, contração ou expansão quando os líquidos
são misturados, o que é uma boa aproximação neste caso, pois as propriedades dos dois
componentes são bem próximas.
Se a corrente de alimentação de octano normal for rapidamente fechada e ao mesmo tempo a
corrente de iso-octano for aumentada para uma vazão de 1000 L/h, quanto tempo vai demorar até
que a corrente de saída do tanque atinja a composição de 99 % de iso-octano?
4. Problema 13.6 do livro do Levenspiel, 3ª Edição traduzida, páginas 268 - 269.
5. Problema 13.9 do livro do Levenspiel, 3ª Edição traduzida, página 269.