UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAISFACULDADE DE ENGENHARIA JOÃO MONLEVADE Lista de Exercícios – 3° Etapa 1) Uma enzima E catalisa a fermentação do substrato A (o reagente) no produto R. Encontre a capacidade necessária do reator de mistura perfeita, para converter 95% do reagente, considerando uma corrente de alimentação (25L/min) de reagente A e de enzima é dada por: A →B ra = 0,1 Ca/(1 + 0,5 Ca) mol/(L/min) 2) À temperatura de 650 °C, o vapor de fosfina se decompõe como segue: rfosfina = (10h-1)Cfosfina 4PH3 → P4(g) + 6H2 Para uma alimentação de 2/3 de fosfina e 1/3 de inerte, qual é a capacidade necessária de um reator pistonado, operando à temperatura de 649 °C e 11,4 atm para converter 75% de mols de fosfina/h? 3) Um gás puro A (1mol/L) é alimentado em um reator de mistura perfeita (2 litros) e reage da seguinte forma: 2A → R, r = 0,05Ca2 mol/(L.s) Encontre qual deve ser a taxa de alimentação (L.min), de modo a se ter uma concentração de saída igual a Ca = 0,5 mol/L. 4) Um litro por segundo de uma mistura contendo 20% de ozônio e 80% de ar, à pressão de 1,5 atm e 93 °C, passa através de um reator pistonado. Nestas condições, o ozônio se decompõe pela reação homogênea: 2 O3 → 3 O2 rozônio = KC2ozônio, k = 0,05 L/(mol.s) Qual é a capacidade necessária do reator para decompor 50% de ozônio? 5) Gás puro A, aproximadamente à pressão de 3 atm e 30 °C (120 mmol/L) é alimentado em um reator de mistura perfeita de 1 litro, a várias taxas, onde se decompõe. A concentração de saída de A é medida para cada taxa de escoamento. A partir dos dados abaixo, encontre a equação de taxa que representa a cinética de decomposição de A. Considere que somente o reagente a afeta a taxa. A → 3R UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MINAS GERAIS FACULDADE DE ENGENHARIA JOÃO MONLEVADE v0 (L/min) Ca (mmol/L) 0,06 0,48 1,5 8,1 30 60 80 105 6) Admitiu-se por engano que a estequiometria para uma reação de 1° ordem irreversível em fase gasosa A → R. Com essa hipótese, calculou-se a capacidade de um reator de fluxo pistonado necessário para converter 99% de A, obtendo-se 32 litros. Entretanto, sabendo-se que a estequiometria verdadeira e A → 3R, qual deveria ser a capacidade do reator para obter o mesmo resultado em idênticas condições de alimentação? 7) Uma reação homogênea em fase líquida é feita em um reator de mistura com uma conversão de 50% do reagente A. Sabendo-se que a cinética da reação é de 2° ordem: A(l) → B(l) a) Qual seria a conversão de A se o reator de mistura fosse trocado por outros seis maiores, mantendo-se a alimentação constante? b) E se o reator de mistura original fosse trocado por um fluxo pistonado de igual volume? c) O reator de mistura original fosse trocado por um fluxo pistonado de volume seis vezes maior? 8) A reação em fase líquida: A + B → Produtos, ocorre com uma velocidade: ra = 500Ca.Cb (mols/L.min) Processando-se essa reação em um reator de fluxo pistonado de 0,1 litros, com vazão volumétrica de 0,05 L/min e concentração Ca0 = Cb0 = 0,01 mol/L: a) Qual a conversão dos reagentes? b) Se em seu lugar fosse usado um reator de mistura, com as mesmas velocidades de alimentação e mesma, qual o volume desse novo reator? c) E se o reator de mistura fosse de igual volume que o fluxo pistonado, com a mesma velocidade alimentação, qual a nova conversão obtida?