Questões de Concurso sobre Cinética e Cálculo de Reatores

Informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma sobre cinética.

( ) A influência da difusão em uma reação catalítica sólido-fluido pode ser medida pelo quociente (-ra)_medida ÷ (-ra)_calculada, em que (-ra)_medida é a velocidade da reação obtida experimentalmente e (-ra)_calculada é a velocidade da reação calculada sem considerar a influência da difusão.

( ) Quando o catalisador sofre desativação em um reator de mistura, com o passar do tempo a concentração de reagente tende a aumentar até atingir a concentração inicial.

( ) Quando a difusão do fluido reagente nos poros do catalisador sólido é muito rápida, ela não precisa ser considerada nos cálculos cinéticos.

( ) Em um reator de leito fixo em estágios, a quantidade de catalisador em cada estágio é superior à do estágio anterior, para que o fluxo volumétrico de fluido reagente seja aumentado em cada estágio.

( ) A desativação do catalisador resulta em um aumento na concentração de reagente quando a reação ocorre em um reator batelada.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é

A reação química, cuja equação elementar é representada por: A -> B acontece em um reator tipo tanque agitado, isotérmico, em regime permanente, cuja alimentação é F L.s^-1 com uma vazão de alimentação C_A0 mols.L^-1. Sabe-se que o reator deve ter uma altura de dois diâmetros da base do reator e que a concentração final do reagente A no reator é C_A mols.L^-1.

Nessas condições, o diâmetro do reator é:

Em um reator tubular opera em estado estacionário. O seu comprimento L e é alimentado substância A a uma concentração inicial C_A0 que sai após o comprimento L com C_AF. A área transversal do reator é S. Sabe-se por estudos anteriores que a cinética da reação é de primeira ordem para o reagente A, ou seja, (-r_A)=K.C_A.

A vazão molar de alimentação em L = 0 é F_A0. A reação tem uma conversão x_A. A expressão do comprimento do reator L, em função da concentração de saída C_AF, será:

Considere a reação de primeira ordem irreversível A → B. Essa reação foi realizada em um reator operado em batelada a uma temperatura constante.

Sabendo-se que a cinética da reação é de 0,08 s^-1, o tempo necessário para a obtenção de 80% de conversão do reagente A é

Considere dois reatores de volumes iguais dispostos em série, um reator tubular ideal (PFR) e um reator de mistura perfeita (CSTR). Para maximizar a conversão de uma reação irreversível de ordem zero, a seguinte configuração deve ser realizada para este sistema de reatores:

Uma indústria química deve produzir o componente C a partir da reação entre os componentes A e B, como apresentado na reação hipotética já balanceada:

𝐴+𝐵→𝐶

Essa reação, que deve ser processada isotermicamente a 70°C e com excesso do componente B no meio reacional, é de primeira ordem em relação ao componente A, o qual apresenta conversão de 60%. Sabe-se que o reator empregado para processar esta reação é aquele em que a concentração de um dado componente não varia com o tempo e não varia no espaço (em relação a uma posição no interior do reator). Considerando-se que a vazão de alimentação do reator é igual a 1.000L/min e a velocidade específica da reação é igual a 0,3min^-1, assinalar a alternativa que apresenta o volume do reator a ser empregado:

Em geral, classificam-se os reatores químicos de duas maneiras, uma de acordo com o tipo de operação e a outra de acordo com as características de projeto. A primeira classificação se aplica principalmente aos reatores para reações homogêneas. Sobre esse assunto, numerar a 2ª coluna de acordo com a 1ª e, após, assinalar a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:

(1) Reator descontínuo.

(2) Reator contínuo.

(3) Reator semicontínuo.

(_) Neste tipo, introduzem-se os reagentes e recolhem-se os produtos simultaneamente. Pode ter forma de um tanque, de uma estrutura tubular ou de uma torre.

(_) Pertencem a esta categoria reatores que não se enquadram nas outras duas formas. Numa espécie alguns reagentes são carregados no início, enquanto os restantes são introduzidos continuamente à medida que a reação progride.

(_) Recebe todos os reagentes no início da operação e os processa de acordo com o curso pré-determinado da reação, durante o qual nenhum material é introduzido ou removido do reator.

A amônia é precursora dos fertilizantes nitrogenados, que são essenciais para a produção de alimentos no mundo. Estima-se que mais da metade da população mundial sobreviva graças ao desenvolvimento do processo Haber-Bosch e da produção da amônia. Nesse processo, a amônia é obtida a partir do nitrogênio e do hidrogênio na reação:

𝟑𝐇_𝟐(𝐠) + 𝐍_𝟐(𝐠) → 𝟐𝐍𝐇_𝟑(𝐠)

Em um reator catalítico de volume 700 litros, foram adicionados 10 litros de hidrogênio e 10 litros de nitrogênio, ambos líquidos, e essa mistura foi aquecida até 500ºC. Considerando que a massa específica do nitrogênio e a do hidrogênio, no estado líquido, sejam, respectivamente, iguais a 0,80 g/mL e a 0,07 g/mL, a massa de reagentes adicionada ao reator, em kg, foi igual a

A respeito dos reatores químicos isotérmicos ideais, assinale a afirmativa CORRETA:

Na engenharia química, reatores químicos são vasos projetados para conter reações químicas de interesse na indústria. Entre os diferentes tipos de reatores, está o reator batelada (Batch Reactor). Sobre esse reator e o processamento de suas reações, assinale a alternativa correta.

Em relação aos processos biotecnológicos e/ou de conversão química, analise as afirmativas a seguir.

I. Variações nas concentrações dos componentes no sentido radial e de mistura no sentido longitudinal podem ocorrer no início de processos conduzidos em reatores PFR.

II. A composição da mistura muda com o tempo nos processos estabelecidos em batelada, pois o reator é abastecido continuamente.

III. Processos conduzidos em semibatelada apresentam as mesmas vantagens daqueles conduzidos em batelada, mas a eficiência desses não depende da agitação e/ou da temperatura.

IV. O reator CSTR é alimentado continuamente; e simultaneamente à carga um volume igual é descarregado.

Estão corretas apenas as afirmativas

Indústrias que operam com compostos sulfurados geralmente geram ácido sulfídrico (H₂S), um gás altamente irritante para os olhos e vias respiratórias, além de possuir um odor desagradável de ovo podre. O processo Claus é uma alternativa para o tratamento desse poluente. Nele, parte do H₂S é queimado em uma fornalha para se produzir SO₂, conforme apresentado na equação 1 a seguir.

(1) H₂S + $\frac{3}{2}$ 0₂ -> SO₂ + H₂O

Os gases que saem da fornalha são misturados à outra parte de H₂S e são alimentados em um reator catalítico, onde o enxofre elementar é formado, conforme equação 2 a seguir.

(2) 2H₂S + SO₂ -> 2H₂O + 3S

Com base nesse processo, é correto afirmar que

Um novo reagente (A) está sendo testado para a remoção de dois poluentes (B e C) em efluentes líquidos. Os dados da análise da cinética de decomposição em tempos iniciais desses dois poluentes estão apresentados na tabela a seguir.

Dados cinéticos de decomposição inicial de B e C com o reagente A a 25 °C

Com base nos dados cinéticos apresentados na tabela, analise as seguintes afirmativas.

I. A decomposição do poluente B não segue uma lei de velocidade elementar, enquanto a decomposição do poluente C pode ser classificada como uma reação elementar.

II. Se os dois poluentes estiverem presentes no mesmo efluente, a velocidade de decomposição de B aumentará mais rápida e proporcionalmente do que a de C, quando a temperatura do efluente for aumentada.

III. Para uma mesma concentração inicial de reagente A e mesma temperatura, a decomposição inicial de C é favorecida em relação à de B, quando as concentrações de ambos os poluentes aumentam no efluente na mesma proporção.

IV. O reator mais indicado para a decomposição do poluente C seria o de mistura perfeita, pois teria menor volume em uma mesma conversão, e o mais indicado para a decomposição do poluente B seria o tubular ou de escoamento pistonado.

Dado: Lei de Arrhenius: k = A.e^-E/RT, em que k é a velocidade específica da reação, A é o fator pré-exponencial, E é a energia de ativação, R é a constante universal dos gases e T é a temperatura absoluta.

Estão corretas as afirmativas

A estação de tratamento de esgotos (ETE), de origem doméstica ou industrial, é composta de uma série de operações unitárias e processos que são dispostos de acordo com o nível de tratamento almejado, podendo ser classificado como preliminar, primário, secundário e, em alguns casos, terciário. Alguns poluentes que podem ser removidos em uma ETE são os sólidos em suspensão, DBO em suspensão ou particulado, DBO solúvel, metais pesados, sólidos inorgânicos dissolvidos e outros.

Na operação de uma ETE, é correto afirmar que

Sobre os sistemas de lodos ativados, leia atentamente as afirmações a seguir e marque (V) para as VERDADEIRAS e (F) para as FALSAS.

( ) No reator ocorrem as reações bioquímicas de remoção da matéria orgânica e, em determinadas condições, de metais pesados.

( ) As seguintes unidades são parte integrante da etapa biológica dos lodos ativados: tanque de aeração (reator), tanque de decantação (decantador secundário) e recirculação do lodo.

( ) O sistema de lodos ativados pode ser adaptado para incluir remoções biológicas de nitrogênio e fósforo.

( ) Nos sistemas de lodos ativados convencionais, todas as unidades, processos e operações do tratamento são incorporadas em um único tanque.

Marque a alternativa que indica a sequência CORRETA.

Analise os conceitos básicos que devem ser considerados durante o projeto de reatores químicos e assinale a informação INCORRETA.

A falta de saneamento básico é um problema grave no Brasil. Segundo dados do Instituto Trata Brasil, apenas 52,36% da população tem acesso à coleta de esgoto e somente 45,1% dos esgotos do país são tratados.

Um dos princípios fundamentais da prestação dos serviços públicos de saneamento básico é a adoção de métodos, técnicas e processos que considerem as peculiaridades locais e regionais. Sendo assim, a solução adotada para o tratamento de esgoto depende de diversos fatores, como o tamanho da população a ser atendida, a área requerida para as instalações, os custos de instalação e de manutenção, a eficiência requerida etc.

Analise as afirmativas a seguir a respeito de tecnologias de tratamento de esgoto sanitário e assinale V para as verdadeiras e F para as falsas.

( ) O sistema de lodos ativados possui baixa eficiência e baixo consumo energético.

( ) As lagoas com aeração requerem maior área se comparadas às sem aeração.

( ) O reator anaeróbio de manta de lodo tem como vantagem a baixa produção de lodo.

( ) A fossa séptica seguida de infiltração no solo é uma solução adequada para atendimento unifamiliar.

Assinale a sequência correta.

Relacione as colunas a seguir e assinale a alternativa CORRETA:

Em um reator descontínuo opera-se uma reação exotérmica em fase líquida. Para manter o processo isotérmico a uma temperatura de 50 C, se faz necessário a adição de um reagente inerte. Admitindo que a reação obedece a cinética $A\stackrel{k}{\to }B$, calcule a vazão mássica de inerte adicionada ao reator se a operação durar 3 horas. Dados: Temperatura do inerte T_i = 25 C, k = 1.3 x 10^-4 1/s, Cp_A = Cp_B = Cp_C = 0.35 cal/g C, $\rho$_A = $\rho$_B = $\rho$_C = 0.9 g/cm³, $\Delta$H_R = 15000 cal/mol de A convertido, C_A0 = 0.01 mol/cm³, V_0A = 1.5 m³.

Leia as afirmativas a seguir:

I. O reator batelada é um exemplo de equipamento para fissão de hidrogênio utilizado na indústria química.

II. No Microsoft Excel, para inserir dados manualmente, pode-se escolher uma célula vazia e digitar um texto ou número.

III. O servidor público deve adotar um comportamento ético no exercício da sua profissão, compreendendo que eventualmente uma atitude não está necessariamente correta, ainda que muitos a façam.

Marque a alternativa CORRETA: