Questões de Concurso sobre Cinética e Cálculo de Reatores

A equação mais utilizada para calcular a perda de pressão em um reator de leito de recheio poroso é a Equação de Ergun:

$\frac{dP}{dz}=-\frac{G}{\rho q_c{D}_p}\left(\frac{1-\Phi }{{\Phi }^3}\right)\left[\frac{150\left(1-\Phi \right)\mu }{D_p}+1,75G\right]$

Onde:

P = pressão, lb/ft²

$\Phi$ = porosidade = volume de vazios/volume total do leito

1- $\Phi$ = volume de sólido/volume total do leito

gc = 32,174 lbm.ft/s².lbf (fator de conversão)

Dp = diâmetro da partícula no leito, ft

$\mu$ = viscosidade do gás passando através do leito, lbm/ft.h

z = posição ao longo do tubo do reator recheado, ft

u = velocidade superficial, ft/h

$\rho$ = massa específica do gás, lb/ft³

G = $\rho$u = velocidade mássica superficial, (g/cm².s) ou (lbm/ft².h)

Sobre o escoamento através de um leito de recheio e a equação de Ergun, identifique qual(is) afirmativa(s) está(ao) CORRETA(S):

I. A maioria das reações em fase gasosa é catalisada passando-se o reagente através de um leito de recheio com partículas de catalisador.

II. No cálculo da perda de pressão usando a equação de Ergun, o único parâmetro que não varia com a pressão no lado direito desta equação é a massa específica do gás, $\rho$.

III. Sendo o reator operado em regime estacionário, a vazão mássica em qualquer ponto ao longo do reator, é igual a vazão mássica de entrada.

Sobre os reatores multifásicos de leito de lama e gotejante, assinale a alternativa em que (todas) a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):

I. A maioria dos reatores mutifásicos envolve fases gasosas e líquidas que estão em contato com um sólido.

II. No caso dos reatores de leito de lama e de leito gotejante, a reação entre o gás e o líquido ocorre na superfície de um catalisador sólido. Porém, em alguns casos, o líquido é inerte e está presente apenas para facilitar o contato do gás com o catalisador sólido.

III. O reator de leito de lama é um exemplo de um reator de escoamento multifásico no qual o reagente gasoso é borbulhado através de uma solução contendo as partículas de catalisador sólido.

Da equação de projeto para um reator tubular com escoamento uniforme, PFR, dada por:

$\frac{d{F}_j}{dV}=r_j$

podemos concluir que a extensão da reação conseguida neste tipo de reator INDEPENDE:

Uma reação de ordem zero, do tipo A $\to$ B, é conduzida isotermicamente em um reator de escoamento contínuo. A vazão volumétrica de entrada é constante e de 8 dm3/h. Considerando uma velocidade de reação de $-r_A=k=0,05\frac{mol}{h.d{m}^3}$ para que haja o consumo 99% de A quando a vazão molar de entrada for de 4 mol/h, qual deve ser o volume do reator tubular?

A respeito da cinética das reações homogêneas, considere as afirmações abaixo:

I. Quanto menor a energia de ativação, maior é a cinética da reação.

II. A concentração dos reagentes não afeta a cinética de reações.

III. É esperado que o aumento da pressão conduza a um aumento da velocidade de reação.

Assinale a alternativa em que (todas) a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S).

No núcleo do reator, usam-se barras de controle para manter um fator de reprodução que garanta um funcionamento seguro para o reator. Em um reator crítico, o valor da razão entre o número de nêutrons presente no início de uma geração e o número de nêutrons presente no início da geração imediatamente anterior deve ser

Para que o processo de fissão libere grande quantidade de energia, é preciso que ocorra uma reação em cadeia, na qual cada nêutron produzido possa causar uma nova fissão. A reação em cadeia pode ser explosiva ou controlada. Em um reator nuclear, um fator de reprodução k é definido como o número médio de nêutrons resultante de fissões que geram novas fissões. No reator PWR, tanto o moderador quanto as barras de controle têm influência no fator k, mantendo a reação em cadeia controlada. Sobre essa influência, é correto afirmar que

Na classificação de reatores químicos quanto à natureza das fases, referem-se a reatores heterogêneos não catalíticos:

Atualmente, os reatores de batelada tipo diafragma são utilizados nas indústrias para produção de hidróxido de sódio e cloro gasoso.

Para se determinar a lei de velocidade de uma reação química em um reator de batelada, deve-se garantir que os reagentes estejam bem misturados, que a reação ocorra a temperatura constante, que não ocorram reações paralelas e que o tempo de enchimento do tanque reator seja variável.

Num reator químico homogêneo, uma substância está sendo transformada em outra, numa razão que é proporcional à parte não transformada. Sendo 50Kg a quantidade inicial e 25Kg quando t = 3h , em que instante restará 1/10 da substância a ser transformada?

Quando analisamos de Reatores Homogêneos Contínuos para reações, cujas leis de velocidade são estabelecidas previamente, recorremos aos balanços de massa aos componentes presentes proporcionando:

A constante de velocidade da reação acima apresentada é maior que 0,400 min^-1.

Uma reação de primeira ordem do tipo A → B é avaliada em dois reatores contínuos diferentes: um de mistura perfeita e o outro de fluxo pistonado. Para determinar a eficiência destes equipamentos, a reação é realizada a temperatura e pressão constantes, com as mesmas vazões volumétrica de alimentação e concentrações iniciais do reagente A, de forma a se atingir uma conversão de 90%. Com base nisto, indique qual a razão entre o volume do reator mistura e o volume do reator pistonado. Dados ln 10 = 2,30

Considerando um scale-up para um reator CSTR perfeitamente misturado cuja conversão desejada é de 80%, verifica-se que o volume necessário do tanque CSTR será dado aproximadamente por V = 2,6 × F_A0, em que F_A0 é a vazão molar inicial de óxido de etileno.

Em um processo industrial, o reator é alimentado por uma quantidade pré-estabelecida de matéria-prima líquida, e um gás é borbulhado no líquido durante um tempo. Após o período determinado para promover a reação, a válvula de alimentação do gás é fechada, interrompendo sua passagem. O produto então é transferido do tanque para um tanque de armazenamento.

Com base nessas informações, é correto afirmar que o processo industrial descrito classifica-se como processo

Não é possível determinar a vazão mássica do melaço diluído para o reator de fermentação.

Reatores de manta de lodo ou Upflow Anaerobic Sludge Blanket − UASB também chamados de Reator Anaeróbico de Fluxo Ascendente − RAFA são compostos por: