Lista 5 Reações Não Isotérmicas

UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

ENQ 320 – Cinética e Cálculo de Reatores I
Professor: Wagner Luís da Silva Faria (Matrícula: 10088-9)
Lista de Exercícios V – Reações não isotérmicas

Questão 1: A reação de dissociação A → B + C é estudada em um reator piloto de 0.5 m3. O composto A puro é carregado no reator 400 kPa e 330K, sendo a reação de primeira ordem. A variação da velocidade específica com a temperatura é dada na tabela abaixo: Temperatura (K) 330
340
350
360 370 380 k (kseg-1)
0.330 0.462 0.641 0.902 1.27 1.98
Determine o tempo necessário para atingir 90% de conversão em um reator batelada
(volume constante) em condições adiabáticas e isotérmicas.
Dados: CPA=160 J/(mol.K); CPB=120 J/(mol.K); CPC=120 J/(mol.K); ∆HR=-11.63
KJ/mol

Questão 2: Considere a utilização de um CSTR para uma reação de isomerização (A puro na entrada) reversível onde as reações direta e reversa são de primeira ordem:

(a) A reação é endotérmica ou exotérmica? Qual é o ∆H no estado padrão?
(b) Qual é a conversão de equilíbrio em 340K?
(c) Que conversão é atingida se a temperatura do reator for controlada em 340K se o tempo espacial utilizado for de 480 s? Quanto de calor tem que ser retirado/adicionado no reator?
(d) Para um tempo espacial de 480 s, plote a conversão em função da temperatura do reator na faixa de 320-370 K.
Dados: CPA=1255 J/(mol.K); kr=4.17E15*exp(-14947/T) CPB=1172 J/(mol.K); onde k=[s-1]

kf=8.83E4*exp(-6290/T);

Questão 3: A nitração de compostos aromáticos é uma reação altamente exotérmica que geralmente utiliza catalisadores altamente corrosivos (ex., HNO3/H2SO4). Uma rota menos corrosiva utiliza N2O5 como agente nitrificante, conforme descrito abaixo:

Se a reação for conduzida em um CSTR adiabático, qual o volume do reator e o tempo espacial para atingir 35% de conversão do limitante? A reação é primeira ordem em A e segunda ordem no componente B. Resp: [V=8500 L e τ=8,5 min]

Questão 4: Uma