U N I V E R S I D A D E D E S O P A U L O Esco la de Engenhar ia
de Lorena EEL
P1 - Clculo de Reatores - EBQ7 - GABARITO
1 A constante de velocidade da reao gasosa A R a 26oC, 0,0015
min-1. Esta reao ser realizada em um conjunto de tubos em paralelo
de 3,0 m de comprimento e 2,5 cm
de dimetro interno, cada um deles, operando sob uma presso de
100 atm e temperatura de 100oC. A - Para uma produo de 30 Kg R por
hora, operando com uma converso de 50%, quantos tubos
so necessrios? B Caso esta quantidade de tubos encontrados para
operar em paralelo, seja disposto para operar
em srie, quais a vantagens e desvantagens de cada um destes
arranjos? Dado: Energia de ativao = 12.000 cal/mol Peso Molecular
de A e R : 60 g/mol
Esquema do Reator e Dados Disponveis
A R k = 0,015 min-1
A = 0 (n = 0)
N reatores PFR - rA = kCAo(1 XA) Cada reator [L=3,0m e D=2,5cm]
=100atm, T=100C Clculo da quantidade de tubos necessrios:
I. Volume de cada tubo:
4
2 LDV = ( )4
3025,0 2 = V LmV 47,100147,0 3 ==
II. Expresso Geral Reator PFR:
( ) =AX
A
AAo r
dXFV0
( ) =AX
AAo
AAo XkC
dXFV0 1
( )AAo
Ao XkCF
V = 1ln
A
RAo X
FF = hgFR 30000= h
molRFR 500= 5,0500=AoF hmolsAFAo /1000=
373082,0100=AoC MCAo 27,3=
III. Clculo de k100:
=ABB
A
TTRE
kk 11ln
=
3731
2991
99,112000
0015,0ln 100
k
=h
k1min60
min108198,0 ( ) ( ) 11100 919,4min082,0 == hk
XA=0,50
FR=30Kg/h
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de Lorena EEL
P1 - Clculo de Reatores - EBQ7 - GABARITO IV. Clculo do Volume
Total do conjunto de reatores PFR:
( )( )( ) ( )50,01ln27,3919,41000 =V LV 08,43=
V. Nmero de tubos:
LNtubosLtubo
08,43_____47,1________1
tubosN 293,29 =
Se 29 tubos de 3m de comprimento e 2,5cm de dimetro forem
colocados para trabalhar em srie, ento, na prtica seria como se
fosse um nico reator de 87m de comprimento por 2,5cm de dimetro. No
haver nenhuma vantagem em relao ao arranjo com os 29 reatores em
paralelo. Haveria, dentre outras, as seguintes desvantagens:
Provvel queda significativa de presso ao longo do comprimento do
tubo. Maior dificuldade de controlar a temperatura ao longo do
comprimento do tubo. Problemas de espao, j que o espao total
ocupado por um arranjo de 29 reatores em
paralelo muito mais fcil de administrar do que pelo arranjo de
29 reatores em srie.
