Questões de Concurso
Sobre cinética e cálculo de reatores em engenharia química e química industrial
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C3H8(g) + 5O2(g)→ 3CO2(g) + 4H2O(g) – Reação I
C3H8(g) + 7/2O2(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 εI e εII, correspondentes às reações I e II, respectivamente é
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.
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?
A desidrogenação catalítica do etano produz eteno de acordo com a reação química a seguir:
C2H6 → C2H4 + H2
A conversão de etano por passe no reator é de 50%. Se o produto efluente do processo contém 8% molar de etano, a conversão global de etano, em porcentagem, é aproximadamente igual a
(__)O valor D é uma medida da resistência térmica de microrganismos e varia com a temperatura do processo.
(__)A cinética de primeira ordem não é aplicável para descrever a taxa de decréscimo de microrganismos viáveis durante o tratamento térmico.
(__)O conceito de F (Letalidade) é independente do valor de SV (Sterilization Value) no cálculo do tempo de tratamento térmico.
Assinale a alternativa com a sequência, de cima para baixo, correta:
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?
O mecanismo típico de catálise heterogênea envolve os seguintes passos:
Zn + 2 Cl− → ZnCl2 + 2 e−
A reação no cátodo produz hidróxido de zinco e óxido de manganês (3+):
2 MnO2 + ZnCl2 + H2O + 2 e− → Mn2O3 + Zn(OH)2 + 2 Cl−
A reação geral simplificada da pilha vai ser: Zn + 2 MnO2 + H2O → Mn2O3 + Zn(OH)2
Essas pilhas alcalinas fornecem um ddp de cerca de 1,5 volts, e como todas as pilhas, tendem a sofrer com a autodescarga e com reações de deterioração. Mesmo ficando sem uso, sua capacidade vai se degradando aos poucos, pois a placa de zinco na pilha vai sendo corroída com o tempo e ocorrem vazamentos que colocam os eletrólitos em contato. Esses processos de auto degradação são acelerados quando as pilhas são submetidas a temperaturas mais altas. Nesse tipo de pilha, cerca de 0,08% de sua capacidade é perdida a cada dia sob uma temperatura de 20 °C (ou seja, em 2 meses, sem usar a pilha, sua capacidade terá chegado a cerca de 94,5% do valor original). Essa degradação é fortemente acelerada, podendo chegar a 0,6% quando a temperatura ambiente é de 45 °C (em 2 meses, sem usar a pilha, sua capacidade terá chegado a cerca de 69,7% do valor original) reduzindo importantemente a vida útil da pilha. Assim, mesmo sem estarem em uso, pilhas AAA alcalinas têm uma capacidade de armazenamento inicial que vai caindo mais ou menos rapidamente, a partir dos valores iniciais de 1250 miliamp.hora ou 1.87 watts.hora. Por conta disso, os fabricantes de pilhas recomendavam guardá-las sob refrigeração enquanto não estivessem em uso, (sempre protegidas em sacos plásticos para não entrarem em contato com alimentos). O barateamento desse tipo de pilha no mundo fez mudar tais recomendações, mas seus princípios seguem válidos. Dessa maneira, a refrigeração faria as pilhas serem melhor preservadas em sua capacidade, até o momento do uso. Segundo a equação de Arrhenius:
K = A.e -Ea /RT
Onde:
K é a constante de velocidade de uma reação química; A é o chamado fator pré-exponencial; Ea é a Energia de ativação da reação; T é a Temperatura em °K .
Com base na equação acima, é correto afirmar que