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

Uma reação exotérmica A + B C é conduzida em um reator tanque de mistura perfeita. O calor de reação é 500 kJ/kmol. Os reagentes são alimentados a 25 ^oC e em proporção estequiométrica. A conversão por passe é 100%. O produto é constituído de 100 kmol/h de C, cuja capacidade calorífica é de 20 kJ •kmol^-1• K^-1. O reator tem uma área superficial de 20 m² e não é isolado do meio ambiente, que se encontra a 15 ^oC. O seu coeficiente global de transferência de calor é 400 kJ• h^-1• m^-2 •K^-1. Nessas circunstâncias,a temperatura da corrente de saída, em ^oC, é

O metanol pode ser produzido a partir da oxidação do metano, utilizando-se catalisadores em condições controladas de temperatura e pressão, segundo a reação

 CH₄ + ½ O₂ CH₃OH

Em uma reação entre 1,5 kmol de CH₄ e 1,0 kmol de O₂, o rendimento teórico de CH₃OH e o reagente limitante são,respectivamente,

Ar úmido a 75 ^oC, 1 bar e 30% de umidade relativa é alimentado com uma vazão de 1.000 m³/h em um processo químico. Considerando-se o gás ideal, a constante universal dos gases igual a 0,0831 m³.bar/kmol.K e que a pressão de vapor da água a 75 ^oC é 0,386 bar, a vazão molardo ar seco, em kmol/h, está entre

Uma reação de isomerização de A em B segue uma reação de primeira ordem com velocidade específica k. Assinale a alternativa que contém a expressão da taxa de geração de B no interior de um reator batelada a partir de uma solução isenta de B e cuja concentração de A é dada por

O reator R é um tanque aquecido e supostamente agitado perfeitamente. Se a reação de formação de "c" deve ocorrer a 24 °C é irreversível e tem grau de avanço igual a 1; calcule a taxa de energia a ser fornecida para que a temperatura de saída se mantenha em 24 °C, quando a alimentação tem uma vazão de 360 kg/h e é uma corrente equimolar dos componentes "a" e "b", mantida a 20 °C. Despreze a energia transferida através das pás do agitador.

Em um teste preliminar para avaliar o sistema de agitação do reator R, seu volume foi completamente preenchido com água pura e então foi posto em operação, atingindo o regime permanente com vazões de entrada e saída iguais a 500 L/min também de água pura. Em um determinado instante (t = 0), um traçador colorido foi misturado a corrente de entrada, a concentração de traçador nesta corrente passou, então, a ser Determine quanto tempo após o instante t = 0, a concentração do traçador na corrente de saída seria 60% de se a agitação do reator R fosse ideal.

A destruição da camada de ozônio que ocorre na estratosfera, onde a incidência de raios UV são maiores, obedece às seguintes reações:



I. A reação resultante do mecanismo representado pelas equações 2 e 3

II. Esta é uma reação catalítica que ocorre da presença de radiação ultravioleta tendo o C.como catalisador.

III. Uma mesma molécula de cloro pode catalisar a destruição de muitas moléculas de já que a mesma não é consumida na reação.

IV. Como esta reação é reversível, na mesma proporção que o ozônio é convertido em gás oxigênio, o gás oxigênio é convertido em gás ozônio.

V. A camada de ozônio esta sendo destruída principalmente devido ao aumento do efeito estufa no planeta.

É correto o que se afirma em:

Considere as afirmações abaixo sobre reatores de fluxo empistonados (PFR).

I. Para um reator PFR operando em regime permanente de volume igual a 3 litros e vazão volumétrica de alimentação e saída igual a 1 L/min, o tempo de residência médio dos elementos de volume é igual a 20 s.

II. Um regime de escoamento turbulento provoca uma melhor mistura dos reagentes no interior do reator PFR.

Uma perturbação do tipo degrau, no tempo t1, na concentração de determinada substância da corrente de alimentação de um reator PFR ideal, sem reação química em seu interior, com volume V (L), com vazão F (L/min) e operando em regime permanente, implica em igual perturbação na concentração desta substância da corrente de saída exatamente (V/F) min após

IV. A resistência à adição ou à retirada de calor do meio reacional em um reator PFR será menor quando o regime de escoamento for laminar se comparado com o regime escoamento turbulento, no interior do reator.

V. Um inconveniente na operação de um reator PFR é a necessidade de descarregá-lo para retirar os produtos e carregá-lo novamente para repor os reagentes a cada nova batelada de processo.

Sobre esse tipo de reator, é correto o que se afirma APENAS em:

Em um estudo de cinética química para obter-se a energia de ativação de uma reação, dez experimentos foram feitos determinando-se a constante da taxa de reação em temperaturas distintas. Os resultados obtidos foram plotados na forma: 1/T (inverso da temperatura em K) vs ln(k) (logaritmo da constante da taxa de reação), obtendose uma correlação linear:
. Determine a energia de ativação da reação com base na correlação apresentada, sabendo que esta reação segue a equação de Arrhenius.

Calcule a vazão volumétrica de ar (em L/min a 300 K e 1 atm) necessária para obter-se a combustão completa de uma mistura com vazão molar de 10 mol/min com 40% (mol/mol) de etano e 60% (mol/mol) de propano. Considere que o ar é uma mistura de gases ideais contendo 20% de oxigênio em porcentagem molar.

Em um reator tanque agitado contínuo (CSTR), a reação de conversão de um substrato ocorre em um meio reacional com densidade constante. O volume do meio reacional é 2000 L, a concentração de alimentação do substrato é 0,4 mol L^-1, a velocidade mássica de alimentação do substrato é 0,002 mol s-1 , e a concentração de substrato na saída do reator é 0,02 mol L^-1.
Nesse reator, o módulo da taxa de conversão do substrato, em mol L^-1 s^-1, é igual a

O gráfico a seguir refere-se à variação de concentração dos componentes participantes de uma reação genérica em função do tempo:


Considerando as letras mostradas no gráfico como símbolos para substâncias e o comportamento das curvas, assinale a equação que descreva corretamente a reação química que obedece às curvas apresentadas na imagem acima. 

O reator químico, lugar onde se formam os produtos a partir da matéria-prima, é o coração da indústria química. A escolha apropriada do reator pode influenciar a qualidade do produto e, portanto, a economia de todo o processo. Sendo assim, pode-se afirmar que os reatores:

Em uma indústria, se faz necessário o transporte de um fluido entre dois tanques, que estão separados por uma altura de 10 m. Para que essa operação seja realizada, é necessária uma bomba, cuja curva característica é H = H₀ – aQ² , em que Q é vazão volumétrica de líquido em metros cúbicos por segundo; H é a carga correspondente em metros de coluna de líquido; H₀ =100m e a = 10⁵s²/m⁵. Desconsiderando os efeitos de perdas de carga na tubulação que conecta os tanques e tendo em vista que a tubulação tem diâmetro constante, a vazão volumétrica é de :

Analise as afirmativas abaixo, sobre reatores químicos industriais, e marque (V) para Verdadeiro ou (F) para Falso.

( ) Os reatores podem ser classificados em homogêneos e heterogêneos.

( ) O reator de batelada é usado em fases homogênea e heterogênea.

( ) PFR é um reator tubular com agitação no qual todas as partículas escoam com a mesma velocidade na direção do fluxo.

( ) CSTR consiste de um tanque sem agitação com escoamento contínuo e sem acúmulo de reagentes ou produtos.

( ) O reator (PBR) assemelha-se ao reator tubular. A diferença é o “recheio” de partículas sólidas que existem nele.

A sequência correta é:

Uma mistura de 40% e 60% em massa de CaCO₃ e MgCO₃ , respectivamente, foi calcinada, formando óxidos de cálcio e magnésio e dióxido de carbono. Considerando que foram produzidos 22 gramas do CO₂ , é correto afirmar:

Sendo um reator contínuo com uma alimentação C_A0 = 100; C₁₀ = 100, reação isotérmica do tipo A → 2B , sendo C_A = 40, o fator de expansão ε_A e a conversão X_A são, respectivamente:

Um maçarico queima acetileno (C₂H₂(g)) e oxigênio. Admitindo que sejam usados 135 kg de cada gás e que a combustão seja completa, tem-se que,

Dados: C= 12;H = 1; O = 16

A reação A + B → C é conduzida num reator com uma conversão por passe de 50%. Na corrente de alimentação, são identificados 100 kmol/h do reagente A. Uma análise da composição do efluente revela 20% de A, 60% de B e 20% de C, com um total de 250 kmol/h.

Sobre um possível excesso de um dos reagentes na alimentação, afirma-se que