Questões de Concurso
Sobre cinética e cálculo de reatores em engenharia química e química industrial
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Com relação a engenharia de bioprocessos e processos bioquímicos, julgue o item seguinte.
Os biorreatores, que são centrais nos processos biotecnológicos, nos quais ocorrem reações bioquímicas resultantes do crescimento de microrganismos ou catalisadas por enzimas, são estudados por meio de cinética de reações biológicas e balanços de energia e massa.
Acerca de aspectos técnicos de projeto e operação de reatores biológicos, julgue o item a seguir.
O projeto do reator biológico, que busca desenvolver a infraestrutura necessária para otimizar a conversão da biomassa em energia, inclui itens como o tipo de reator, que pode ser de leito fixo, leito móvel, CSTR (reator de tanque agitado contínuo), ou reator de biofilme, dependendo do tipo de processo e do substrato utilizado.
Com referência a aspectos diversos pertinentes a práticas de desenvolvimento sustentável no âmbito industrial e a processos termoquímicos para conversão de biomassa, julgue o item que se segue.
No que diz respeito ao processo de gaseificação, podem ser utilizados reatores de leito fixo (ou móvel) e de leito fluidizado: o primeiro apresenta construção e design mais simples, pois o fluxo de biomassa é contínuo e a temperatura permanece uniforme, facilitando a formação de gás de síntese de alta qualidade.
Bioprocessos dependem de uma compreensão profunda sobre cinética enzimática e condições operacionais para otimizar a conversão de substratos e a produção de compostos de interesse. A respeito desse assunto, julgue o item que se segue.
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.
Bioprocessos dependem de uma compreensão profunda sobre cinética enzimática e condições operacionais para otimizar a conversão de substratos e a produção de compostos de interesse. A respeito desse assunto, julgue o item que se segue.
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.
Bioprocessos dependem de uma compreensão profunda sobre cinética enzimática e condições operacionais para otimizar a conversão de substratos e a produção de compostos de interesse. A respeito desse assunto, julgue o item que se segue.
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.
Bioprocessos dependem de uma compreensão profunda sobre cinética enzimática e condições operacionais para otimizar a conversão de substratos e a produção de compostos de interesse. A respeito desse assunto, julgue o item que se segue.
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.
C3H8(g) + 5O2(g)→ 3CO2(g) + 4H2O(g) – Reação I
C3H8(g) + 7/2O2(g)→ 3CO(g) + 4H2O(g) – Reação II
Se um reator for alimentado com 1 mol de propano e 12 mols de oxigênio, a expressão, dentre as apresentadas a seguir, que possibilita o cálculo da fração de dióxido de carbono (CO2) em função das coordenadas de reação εI e εII, correspondentes às reações I e II, respectivamente é
I – A resistência à difusão de massa no interior dos poros do catalisador pode limitar a velocidade global de reação no reator de leito fixo.
PORQUE
II – Em reações heterogêneas, a etapa de adsorção dos reagentes na superfície do catalisador é sempre o fator limitante da velocidade de reação.
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?
Com base nesse experimento e nas informações fornecidas, a velocidade de reação, v, é expressa pela relação
2 NO2 (g) + ½ O2 (g) + H2 O (g) ⇌ 2 HNO3 (g)
Considere que a reação foi simulada em laboratório, num reator com êmbolo, cujo volume e aquecimento podem ser variados.
É possível deslocar o equilíbrio para formar mais HNO3 , quando
Deseja-se aumentar a conversão global para cerca de 80% com a adição de um segundo reator CSTR, em série com o primeiro.
O volume total, em m3 , dos dois reatores é, aproximadamente,
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