Questões de Concurso Sobre cinética e cálculo de reatores em engenharia química e química industrial

Uma mistura inadequada de combustível e oxidante pode gerar heterogeneidade dentro do reator, resultando em zonas com excesso de um e em zonas com excesso do outro. Isso pode promover a ocorrência simultânea das reações de combustão completa e incompleta. Considera-se que a combustão do propano (C₃H₈), completa e incompleta, ocorre de acordo com as reações I e II, nessa ordem, a 800°C e 1 bar:

C₃H_8(g) + 5O_2(g)→ 3CO_2(g) + 4H₂O_(g) – Reação I
C₃H_8(g) + 7/2O_2(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 ε_I e ε_II, correspondentes às reações I e II, respectivamente é

Um engenheiro está avaliando a conversão e eficiência em um reator em batelada operando a temperaturas diferentes, seguindo a cinética da Lei de Arrhenius. A reação é de ordem zero em relação ao reagente A. Qual das seguintes mudanças resultaria no maior aumento da taxa de reação?

Em um reator de mistura perfeita (CSTR) operando em estado estacionário, a conversão de um reagente A para produto B é de 60%. Se a taxa de reação −rA é constante ao longo do reator, qual dos seguintes fatores afetaria diretamente a conversão?

Em um reator de leito fixo (PBR) catalítico, uma reação heterogênea ocorre na superfície do catalisador. O desempenho do reator é influenciado por diversos fatores, incluindo a difusão de massa e a atividade catalítica.

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.

Tendo em vista que aplicações de cálculo, pesagem, preparo e dosagem possibilitam realizar a padronização de soluções e reagentes químicos, assinale a opção correta acerca desse tema. 

Sobre as tecnologias comumente empregadas em sistemas de tratamento de esgoto, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas:

( ) Os reatores biológicos do tipo biodisco consistem em um sistema preenchido por leito poroso inerte que promove o contato do efluente a ser tratado com os microrganismos na presença de ar borbulhado. Nesse sistema, o leito poroso facilita o contato do efluente com o oxigênio e os microrganismos e, ainda, atua como um filtro, retendo os microrganismos, permitindo a permeação da água tratada.

( ) Lagoas facultativas são lagoas de grande área superficial e elevada profundidade, equipadas com sistema de aeração mecânica, de maneira a permitir processos de degradação da carga orgânica na superfície (por digestão aeróbia) e no fundo (por mecanismos anaeróbios).

( ) Lagoas de maturação são lagoas de áreas superficiais elevadas e de baixa profundidade, tendo por finalidade a remoção de organismos patogênicos do efluente previamente tratado em outros tipos de sistemas.

( ) Biorreatores com membranas (MBR) consistem em reatores aeróbios de alta taxa de aeração, nos quais o lodo é separado da água tratada por meio de membranas de nanofiltração. O MBR pode ser configurado com o sistema de membranas instalado internamente ao reator aeróbio (membrana submersa), ou externamente ao reator aeróbio.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.

A reação 3 B → R ocorre em fase gasosa, em um reator tubular ideal que opera em regime permanente a temperatura e pressão constantes. O reator é alimentado com B puro na concentração de 660 mol/L e vazão de 600 L/h. Se a taxa de consumo de B é constante e igual a 33 mol L^-1 min^-1, o volume de reator, em L, necessário para que a concentração de B na saída seja igual 330 mol/L é

Fundada por Isaac Benayon Sabbá, a Refinaria Isaac Sabbá ou Refinaria de Manaus (REMAN) iniciou suas operações em 6 de setembro de 1956, com o nome de Companhia de Petróleo da Amazônia (COPAM). Foi oficialmente inaugurada em 3 de janeiro de 1957. Possui a primeira unidade de Craqueamento Catalítico de Petróleo da América Latina. O craqueamento catalítico acontece na primeira etapa do processo, que envolve preferencialmente um reator de leito fluidizado, que torna o processo contínuo. Para fluidizar um leito de partículas em um cilindro vertical, um fluido (gasóleo) é injetado na base do reator. O movimento do particulado é promovido vigorosamente a fim de obter-se um bom contato entre o sólido e o gás, com a finalidade principal de promover as reações desejadas, que ocorrem na superfície do sólido (catalisador).

O reator mencionado no texto é corretamente classificado como

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

Dadas as afirmativas referentes ao número de Damköhler, qual a alternativa correta?

Para melhorar o desempenho dos processos representados nos gráficos 1 e 2, respectivamente, deve ser considerado o emprego de:

Um engenheiro químico executa testes do tipo pulso de traçador em diferentes reatores reais e obtém como resposta as curvas de distribuição de tempos de residência (DTR´s) representadas a seguir.

A análise dessas curvas permite a seguinte constatação:

Um engenheiro químico trabalhando com a reação adiabática A⇄B obteve dados cinéticos, que foram tratados e representados no gráfico de Levenspiel a seguir.

Neste processo, deve-se empregar três reatores em série, dois CSTR´s e um PFR, arranjados livremente. Considerando que as conversões na saída dos reatores 1, 2 e 3 são 25%, 65% e 80%, respectivamente, o volume total (V1+V2+V3) mínimo do sistema de reatores é?

Na cinética química, a energia mínima necessária para que a formação do complexo ativado e, assim, a efetiva realização da reação é denominada de energia:

Jorge todo dia toma seu comprimido de vitamina C, que é dissolvido na água. Jorge apenas ingere o comprimido quando ele é totalmente dissolvido. Certo dia, ele percebeu que dividir o comprimido pela metade antes de colocá-lo na água fez com que ele se dissolvesse mais rápido do que quando colocado inteiro. Nesse contexto, o fator que influenciou a velocidade da reação foi:

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?

A reação de oxidação completa do CH₃ Hg, formando Hg⁰ , CO₂ e H₂ O, é realizada em meio aquoso com incidência de radiação UV. Nanopartículas híbridas de carbono e TiO₂ (ou simplesmente C-TiO₂ NP) agem como fotocatalisadores da reação, e sua ordem de reação é 1. A elevada radiância e o excesso relativo de água fazem com que a variação desses parâmetros não influencie na taxa de reação, cuja constante de velocidade é k. Nesse cenário, ao se dobrar a concentração de CH₃ Hg, mantendo-se todos os outros parâmetros constantes, a velocidade de reação também dobrou.
Com base nesse experimento e nas informações fornecidas, a velocidade de reação, v, é expressa pela relação

A reação de formação de ácido nítrico na atmosfera é um processo endotérmico cujo equilíbrio é representado na equação química abaixo.

2 NO_{2 (g)} + ½ O_{2 (g)} + H₂ O (g) ⇌ 2 HNO_{3 (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

A reação A → Produtos, isotérmica, em fase líquida, é conduzida em um reator CSTR. Considere a curva 1/r & X, em que r é a taxa da reação e X a conversão do reagente, conforme ilustrado no Gráfico abaixo. Em um sistema industrial, para uma vazão de molar do reagente da entrada  F_A,0 = 2 kmol / min , obtém-se uma conversão de 40%.







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,

No sistema abaixo estão representadas as informações das conversões por passe e recuperações de um reagente A na corrente do separador. 







Nessas condições, a conversão global do reagente A é, aproximadamente,