Reatores

Disponível somente no TrabalhosFeitos
  • Páginas : 5 (1037 palavras )
  • Download(s) : 0
  • Publicado : 8 de dezembro de 2012
Ler documento completo
Amostra do texto
Definições básicas

Luz Amparo Palacio Santos / UERJ

Conteúdo da disciplina
Tipos de reatores
Balanço material em reatores
Definições básicas
Projeto de reatores ideais
Reações simples
Reações múltiplas

Projeto de reatores ideais nãoisotérmicos
2

Mapa conceitual da disciplina

3

Conteúdo
Conversão
Lei de velocidade
Estequiometria
Variação de volume ou vazão devido àreação
Tempo espacial
Velocidade espacial
Número de Damköhler
Queda de pressão
4

Conversão
Base de cálculo: Reagente limitante ou reagente de interesse

A

aA + bB → cC + dD
b
c
d
A+ B → C + D
a
a
a
XA: Razão entre o número de mols de A reagido e
o total de mols de A alimentado

XA =
5

Conversão

Reator batelada:

Reator de
escoamento
continuo:

N A0 − N AXA =
N A0

FA0 − FA
XA =
FA0
6

Lei de velocidade
rA: Número de mols da espécie A gerados por
unidade de volume por unidade de tempo

rA =  k A (T )   fn ( C A ,CB ,...) 




Expressão cinética ou
Lei de velocidade

kA: Constante de velocidade
Constante de reação
Velocidade específica de reação

Equação algébrica

Velocidade relativa de reação:

−rA − rB rC rD=
=
=
a
b
c
d

7

Lei de velocidade

 k A (T ) 



Equação de Arrhenius:

k A = Ae− E / RT

A: Fator pre-exponencial
E: Energia de ativação
R: Constante dos gases
T: Temperatura absoluta

 −E  1 1  
k (T ) = k (T1 ) exp 

 R  T T 

1 



k A k B kC k D
=
=
=
=k
a
b
c
d
8

Lei de velocidade

 fn ( C A ,CB ,...) 



Ordemde reação:
β
−rA = k ACα CB
A

Modelo de lei
de potencia

n=α+β
α: Ordem de reação em relação a A
β: Ordem de reação em relação a A
n: Ordem global da reação

Determinada por
observação
experimental

Uma reação segue uma lei de velocidade elementar quando as ordens da
reação são idênticas aos coeficientes estequiométricos das espécies
reagentes na forma em que está escrita.
9 Lei de velocidade
Reações reversíveis:

 fn ( C A ,CB ,...) 



aA + bB ↔ cC + dD
KC =

c
d
CCeCDe
a
b
C AeCBe

Lei de velocidade em função do equilíbrio

−rA,e = 0
Equação de van 't Hoff:
0
 − ∆ H Rx
KC (T ) = KC (T1 ) exp 
R


 1 1 
 − 

 T T1  
10

Quando ∆Cp = 0 e não há variação do número total de moles

Lei de velocidade
Reaçõesmúltiplas:

k1

A+B

Ex:

Lei de velocidade global

k2

A+C
q

C+D
E

i: reação
j: espécie
q: número de reações

(a) Velocidade global de
reação para cada espécie

rj = ∑ rij

(b) Lei de velocidade para
uma espécie em cada
reação (dado)

rij = f (C j , Ck )

(c) Velocidades de reação
relativas às velocidades
de reação dadas
(estequiometria)
(d) Combine (a), (b) e(c)

i =1

rij

rik
=
vij vik
11

Exemplo

Exemplo 6-5 Fogler 4ª Ed

Considere o seguinte conjunto de reações:
Reação 1: 4NH3 + 6NO
Reação 2: 2NO

5N2 + 6H2O

N 2 + O2

Reação 3: N2 + 2 O2

2NO2

− r1NO = k1NO C NH 3 C
2
r2 N 2 = k 2 N 2 C NO
2
− r3O2 = k3O2 C N 2 CO2

Escreva a velocidade global de reação para NO, O2 e N2

12

1, 5
NO

EstequiometriaA+

b
c
d
B→ C+ D
a
a
a

Tabela estequiométrica:
Reator batelada
Espécies

Inicialmente
(mol)

Variação
(mol)

Restante (mol)

A

NA0

-(NA0X)

NA=NA0 -NA0X

B

NB0

-(b/a)(NA0X)

NB=NB0 -(b/a)NA0X

C

NC0

(c/a)(NA0X)

NC=NC0 +(c/a)NA0X

D

ND0

(d/a)(NA0X)

ND=ND0 +(d/a)NA0X

I (inertes)

NI0

-

NI=NI0

Totais

NT0

-NT=NT0+(d/a+c/a-b/a-1)NA0X
13

Estequiometria
A+

b
c
d
B→ C+ D
a
a
a

Tabela estequiométrica:
Reator de escoamento continuo
Espécies

Vazão de
alimentação
(mol/tempo)

Variação no
interior
(mol/tempo)

Vazão de saída (mol/tempo)

A

FA0

-(FA0X)

FA=FA0 -FA0X

B

FB0

-(b/a)(FA0X)

FB=FB0 -(b/a)FA0X

C

FC0

(c/a)(FA0X)

FC=FC0 +(c/a)FA0X

D

FD0...
tracking img