Questões de Concurso
Sobre cinética e cálculo de reatores em engenharia química e química industrial
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Um analista avalia o volume necessário para atingir uma conversão intermediária (Xₐ = 5) comparando um Reator de Mistura Perfeita (CSTR) e um Reator de Fluxo Pistão (PFR), ambos operando com a mesma vazão volumétrica e concentração de alimentação. Considere uma reação elementar em fase líquida homogênea do tipo A → Produtos, operando adiabaticamente. Com base no Princípio do Desempenho de Reatores e na análise do Diagrama de Levenspiel, analise as seguintes assertivas a respeito do desempenho, volume e comportamento térmico desses reatores:
I. Se a reação for de primeira ordem (−rₐ = kCₐ) e operada de forma rigorosamente isotérmica, o volume do CSTR será matematicamente superior ao volume do PFR para qualquer conversão maior que zero.
II. Se a reação for autocatalítica (−rₐ = kCₐCProdutos), existirá uma faixa de conversão inicial onde o volume do CSTR projetado será menor do que o volume do PFR para atingir a mesma conversão.
III. Se a reação for exotérmica e operada adiabaticamente, a taxa de reação pode aumentar com a conversão devido ao efeito da temperatura na constante de Arrhenius; nesse cenário cinético-térmico específico, o volume do CSTR pode resultar inferior ao do PFR.
IV. Para uma reação de ordem zero (−rₐ = k), o volume necessário para atingir a conversão de 50% no CSTR será exatamente o dobro do volume necessário no PFR.
Quais estão corretas?
No que concerne à adsorção, aos efeitos difusivos em reações heterogêneas e à influência de pressão e temperatura na adsorção, julgue o item subsequente.
A redução do tamanho das partículas de um catalisador poroso não influencia a difusão dentro da partícula catalítica porosa.
No que concerne à adsorção, aos efeitos difusivos em reações heterogêneas e à influência de pressão e temperatura na adsorção, julgue o item subsequente.
O transporte difusivo é relevante apenas para os reagentes.
No que concerne à adsorção, aos efeitos difusivos em reações heterogêneas e à influência de pressão e temperatura na adsorção, julgue o item subsequente.
Na catálise homogênea, a adsorção química dos reagentes nos sítios ativos do catalisador é uma etapa fundamental do processo reacional.
Julgue o item que se segue, relativo a reatores químicos e seus modos de operação.
Nos reatores de leito recheado (PBR), o catalisador sólido permanece fixo no interior do reator, enquanto os reagentes escoam através do leito catalítico.
Julgue o item que se segue, relativo a reatores químicos e seus modos de operação.
Considere um reator tubular de escoamento pistonado (PFR) com reciclo. Nesse caso, à medida que a razão de reciclo aumenta, o comportamento do sistema aproxima-se do de um reator de mistura perfeita (CSTR).
Julgue o item que se segue, relativo a reatores químicos e seus modos de operação.
Considere que, em um reator em batelada isotermo, ocorra uma
reação irreversível de primeira ordem 
, em
que rA representa a taxa de reação, CA, a concentração do
reagente A, t, o tempo e k, a constante cinética. Nessa situação, o
tempo para alcançar uma conversão de 90% a partir de
conversão inicial zero é igual ao tempo para alcançar uma
conversão de 99% a partir de uma conversão de 90%.
Julgue o item que se segue, relativo a reatores químicos e seus modos de operação.
Considere que um reator de mistura perfeita (CSTR) esteja operando em regime isotermo, com uma reação irreversível de primeira ordem. Nessa situação, mantidas a vazão volumétrica de alimentação e a temperatura, o aumento da concentração inicial acarretará uma queda na conversão final.
Julgue o item que se segue, relativo a reatores químicos e seus modos de operação.
Considere a reação autocatalítica em fase líquida A + P → 2 P, a temperatura constante e sem variação de densidade. Considere, ainda, que o alimento contenha uma elevada concentração de A e traços de P. Nessa situação, para processar a mesma vazão de alimentação e atingir a conversão correspondente ao máximo da velocidade de reação, um reator tubular de escoamento pistonado (PFR) requererá volume menor que um reator de mistura perfeita (CSTR).
A velocidade espacial representa o número de volumes do reator que podem ser processados por unidade de tempo.
Em processos heterogêneos, se a cinética da reação química for rápida, então a velocidade de reação será determinada pela reação química.
Em condições iniciais, mantendo-se a temperatura constante, reduzir à metade a concentração de A e duplicar simultaneamente a concentração de B reduz à metade a taxa de reação.
Considerando a reação exotérmica 2 A ⇌ B, que é reversível em fase gasosa e que ocorre em um reator tubular adiabático no qual o sistema reacional é projetado para atingir a conversão de equilíbrio, julgue o item a seguir.
Uma estratégia para aumentar a conversão final é dividir o reator tubular em múltiplos reatores tubulares em série com resfriamento intermediário entre cada reator.
Julgue o item que se segue, relativo aos balanços de massa e de energia em processos químicos.
Um CSTR que opere à mesma temperatura da alimentação e realize uma reação exotérmica transfere energia do meio externo para o meio reacional.
Julgue o item que se segue, relativo aos balanços de massa e de energia em processos químicos.
Um CSTR adiabático opera a uma temperatura inferior à da alimentação se a reação for endotérmica.
Considerando que a redução catalítica de 150 mol de benzeno tenha produzido 75 mol de C6H8, 30 mol de 1,3-C6H10 e 15 mol de 1,4-C6H10, julgue o item seguinte.
A seletividade de 1,3-C6H10 para 1,4-C6H10 foi de 2 para 1.
Diante do exposto, é possível afirmar que a taxa de reação de A, B e C será, respectivamente:
I. Produção em batelada é o tipo de produção em pequena escala, na qual são gerados produtos em etapas de produção com períodos de tempo de processo bem definidos.
II. Para a produção em batelada, é usado o Reator de Batelada, o qual admite entrada de reagentes e saída de produtos durante o processo de reação, sendo alimentado da quantidade estequiométrica dos reagentes no início, tendo os produtos obtidos descarregados.
III. Os reatores em batelada têm um menor custo de instalação e controle. Se comparados aos reatores contínuos, permitem um longo tempo de reação, testar inovações e desenvolver novos produtos, mas, por outro lado, não são viáveis para produção em larga escala.
IV. Produção em fluxo contínuo é o tipo de produção em grande escala na qual são gerados produtos em processos de reação transiente, cujo tempo de reação, chamado de tempo de residência no reator, é determinado pela concentração dos reagentes e pelo volume do reator.
V Para a produção em fluxo continuo, são usados dois tipos de reatores: CSTRs (Continuous stirred-tank reactor - reator de tanque de agitação contínua) e os reatores tubulares.
Estão CORRETAS:
( ) O reator descontínuo ou batelada é um tanque com operação descontinua e conteúdo reacional, geralmente agitado durante todo o tempo que a reação está sendo conduzida.
( ) O reator de tanque contínuo, conhecido como CSTR, é um equipamento em forma de tanque, com operação contínua, no qual, durante a realização de uma reação química, ocorrem adição e remoção contínua de matéria simultaneamente ao reator.
( ) Reatores tubulares são reatores que têm forma de tubos pelos quais entram reagentes por uma extremidade, escoam, reagem e, transformados em produtos, saem pela outra extremidade.
( ) O reator ideal, conhecido como CSTR, é aquele projetado ou analisado com base nos modelos conhecidos, sendo uma representação ou interpretação completa de um reator real, facilitando o direcionamento da compreensão e visualização dos fenômenos observados durante a reação.
Qual alternativa preenche, CORRETAMENTE, os parênteses, na ordem em que aparecem?
Qual é a fração de alimentação que deve ir para a linha D?
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