Questões de Concurso sobre Cinética e Cálculo de Reatores

Durante a otimização de uma planta de produção de bioetanol, um engenheiro observa que a corrente de reciclo está acumulando um subproduto inerte que prejudica a atividade enzimática no reator.

Considerando a situação hipotética apresentada, assinale a opção em que é corretamente apresentada a estratégia de projeto mais adequada, do ponto de vista técnico e econômico, a ser adotada pelo engenheiro para manter a concentração de inertes em níveis aceitáveis sem interromper o processo contínuo.

Um engenheiro de processos analisa um reator de síntese, alimentado por 100 mol/h de A puro, no qual ocorre a reação A → B. Devido a limitações de equilíbrio, a conversão por passe é de apenas 20%. Instalada uma corrente de reciclo, a conversão global do processo sobe para 95%.

Com base na situação hipotética apresentada, assinale a opção em que é corretamente indicada a razão entre a vazão de reciclo e a vazão de alimentação fresca.

Em reatores de leito fixo contendo enzimas imobilizadas, a conversão do substrato pode ser limitada pela difusão interna dentro da matriz de imobilização, sendo necessário otimizar parâmetros como a granulometria do suporte e a vazão do meio reacional.

Considerando ainda a situação apresentada, assinale a alternativa que corresponde ao valor da conversão no final do reator.

Como é sabido, a principal função dos reatores químicos é acelerar as reações entre as substâncias. Eles podem ser divididos em reatores contínuos ou de batelada, homogêneos ou heterogêneos. Com base em seus conhecimentos sobre os reatores, assinale a alternativa INCORRETA.

Considere que, em um reator de leito fixo operando com manitol desidrogenase imobilizada para conversão de frutose em manitol, tenha sido observado que a eficiência do processo havia sido reduzida devido à formação de gradientes de concentração, sendo o substrato rapidamente consumido nas camadas superiores do leito, o que resultava em baixa conversão nas camadas inferiores. Nessa situação, para mitigar esse problema e otimizar o uso das enzimas imobilizadas, os pesquisadores deverão fazer ajustes no fluxo de alimentação, na taxa de escoamento e na configuração do leito, promovendo uma distribuição mais homogênea do substrato.

O monitoramento interestadual de resíduos sólidos, rejeitos e efluentes é regrada por critérios definidos tanto pelo Ibama quanto por legislações estaduais. No Rio Grande do Sul, a Portaria Fepam nº 458/2024 foi atualizada recentemente e é endossada pelo art. 199 da Lei Estadual nº 15.434/2020. Segundo a referida Portaria, há certos tipos de resíduos que necessitam de autorização para sair ou entrar em território sul-rio-grandense. Nesse sentido, são resíduos que precisam da emissão de autorização para remessa:

I. Embalagens retornadas ao fabricante de produto embalado.

II. Resíduos sólidos oriundos de situações de emergência.

III. Resíduos Classe I, conforme ABNT NBR 10004:2004.

Quais estão INCORRETOS?

A calibração de pHmetros pode ser feita com apenas uma solução padrão, desde que seja realizada uma única vez antes da análise.

A cinética de Michaelis-Menten pode ser aplicada para modelar a atividade enzimática em reatores industriais, assumindo-se que a enzima e o substrato formam um complexo transitório.

Um reator industrial tem suas paredes feitas de aço carbono (k = 53,5 W/(m.°C)) com espessura de 5 cm. As faces interna e externa desse reator estão a 75 °C e 35 °C, respectivamente. Nessas condições e desprezando quaisquer outras formas de transferência de calor, a taxa de transferência de calor por condução através da parede do reator, em kW/m², é

Reatores industriais são equipamentos utilizados para realizar reações químicas controladas em larga escala, transformando matérias-primas em produtos desejados através de condições otimizadas de temperatura, pressão e tempo. Acerca de reatores industriais, analise as assertivas e assinale a alternativa que apresenta a(s) correta(s).

I. A associação de reatores tubulares em série é realizada quando se tem como objetivo o aumento do rendimento reacional.

II. Nos reatores tubulares, toda a massa de produto que sai é igual à massa de reagente que entrou no equipamento.

III. Os reatores que operam em regime de batelada, quando associados em paralelo, apresentam aumento do rendimento reacional.

Uma reação química hipotética, de primeira ordem (k = 0,60 h^-1), acontece em um reator CSTR cujo volume reacional é de 10 litros. Considere que o reator seja alimentado à vazão de 8 litros por hora e que a reação ocorra isotermicamente a 75 °C.

De acordo com as condições apresentadas, qual é o tempo de residência (tempo espacial) desse reator?

Em um reator contínuo operando com uma enzima imobilizada, a conversão do substrato aumenta com a elevação da concentração da enzima, mas, ao se atingir o limite de saturação enzimática, a taxa de reação passa a decrescer proporcionalmente com a adição de mais enzima.

No reator continuo ideal de mistura perfeita (CSTR), o conteúdo é bem agitado e uniforme, em todo reator. Assim, a corrente de saída deste reator tem a mesma composição que o fluido no interior do reator. Considere que um litro por minuto de um líquido contendo A e B (C_A0 = 0,10 mol/L, C_B0 = 0,010 mol/L) escoa em reator de mistura perfeita de volume V= 1 L. Os materiais reagem de uma forma complexa, com estequiometria desconhecida. A corrente de saída do reator contém A, B e C (C_Af = 0,02 mol/L, C_Bf = 0,03 mol/L e C_cf; = 0,04 mol/L), como mostra a imagem a seguir:

Diante do exposto, é possível afirmar que a taxa de reação de A, B e C será, respectivamente:

Há muitas maneiras de processar um fluido: em um único reator descontínuo (batelada) ou contínuo; em uma série de reatores, possivelmente com alimentação por injeção ou aquecimento, ambos entre estágios; em um reator com reciclo da corrente do produto, usando várias condições e razões de alimentação, etc. A disposição de reatores mostrada abaixo consiste de três reatores pistonados em duas linhas paralelas. A linha D tem um reator de volume 50 litros, seguida de um reator de volume igual a 30 litros. Já a linha E tem um reator de volume 40 litros.

Qual é a fração de alimentação que deve ir para a linha D?

A importância do projeto de reatores está ligada à cinética química, e os reatores são o ponto central de quase todos os produtos químicos industriais. Sobre os tipos e particularidades dos reatores, analise as assertivas abaixo:

I. Os reatores podem ser classificados de acordo com o tipo de reação, a geometria do equipamento e o número de pratos internos.

II. O objetivo de usar catalisadores em um reator é aumentar a velocidade da reação química, pois catalisadores promovem um caminho reativo e de alta energia.

III. Reações catalisadas formam um composto intermediário e transiente, pois ele acaba se decompondo no final da reação, deixando a substância inicial inalterada.

IV. Reatores de leito fixo se distinguem de reatores tubulares devido à presença de partículas (catalisadores) no leito do equipamento em vez de entre as tubulações.

Quais estão corretas?

Dados experimentais de reações químicas são obtidos por meio de ensaios conduzidos em um recipiente denominado reator químico, em diferentes condições operacionais. Há uma grande variedade de tipos e configurações de reatores em que se pode realizar experimentos de laboratório e obter dados cinéticos. Em relação às configurações de reatores, analise as afirmações e julgue V, para as verdadeiras, ou F, para as falsas.

( ) O reator descontinuo ou batelada é um tanque com operação descontinua e conteúdo reacional, geralmente agitado durante todo o tempo que a reação está sendo conduzida.

( ) O reator de tanque contínuo, conhecido como CSTR, é um equipamento em forma de tanque, com operação contínua, no qual, durante a realização de uma reação química, ocorrem adição e remoção continua de matéria simultaneamente ao reator.

( ) Reatores tubulares são reatores que têm forma de tubos pelos quais entram reagentes por uma extremidade, escoam, reagem e, transformados em produtos, saem pela outra extremidade.

( ) O reator ideal, conhecido como CSTR, é aquele projetado ou analisado com base nos modelos conhecidos, sendo uma representação ou interpretação completa de um reator real, facilitando o direcionamento da compreensão e visualização dos fenômenos observados durante a reação.

Qual alternativa preenche, CORRETAMENTE, os parênteses, na ordem em que aparecem?

Assinale a alternativa correta sobre a operação de um Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente (RAFA):

Considere a Equação de Arrhenius escrita na forma abaixo:

k = A e – Ea/RT

Sobre a Equação, sejam feitas as seguintes proposições:

I. A constante de velocidade aumenta exponencialmente com o aumento da energia de ativação e diminuindo a temperatura.

II. A constante de velocidade diminui exponencialmente com o aumento da energia de ativação e a diminuição da temperatura.

III. A constante de velocidade aumenta exponencialmente com a diminuição da energia de ativação e diminuindo a temperatura.

IV. A constante de velocidade aumenta exponencialmente com a diminuição da energia de ativação e aumento da temperatura.

Está correto apenas o que se afirma em

Em um estudo de caso realizado em uma refinaria de petróleo, foi testado um inibidor de corrosão para proteger as tubulações metálicas contra a corrosão. O inibidor elevou o potencial de corrosão em 42 mV. As inclinações anódica e catódica, medidas antes da aplicação do inibidor, eram respectivamente 64 mV/década e -126 mV/década. Após a adição do inibidor, observou-se que essas inclinações não foram alteradas. Com base nestas informações, avalie as afirmativas a seguir:

I. Sendo requisito uma eficiência de inibição a partir de 80%, esse inibidor pode ser usado.

II. O inibidor testado pode ser considerado um inibidor anódico.

III. Para serem válidas as medidas das inclinações das curvas de polarização, estas devem ser obtidas sob baixa variação de potencial.

Estão corretas as afirmativas