Questões de Concurso
Sobre cinética e cálculo de reatores em engenharia química e química industrial
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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
Processos oxidativos avançados (POA) são utilizados em processos de remoção de contaminantes da água visando transformar quimicamente compostos de forma que eles sejam destruídos. Esses processos geram um radical hidroxila (OH●) que é altamente reativo e participa como agente oxidante para a destruição de produtos químicos orgânicos. Um exemplo de reação está apresentado a seguir.

Na equação anterior, R representa um contaminante qualquer presente na água e os produtos são compostos que podem ser separados em um pós-tratamento.

O tempo de meia vida de um composto orgânico durante um POA representa o tempo que leva para a concentração C de um composto cair pela metade em relação à concentração inicial C0 e pode ser calculado da seguinte forma:
sendo t o tempo de reação e k uma constante do processo que pode ser calculada por uma constante kr , relacionada com o composto a ser oxidado, e a concentração do radical hidroxila da seguinte forma:

Considerando que um biorreator utilizará POA para remoção do tricloroetileno
com uma
concentração de radical hidroxila igual a 10–11 mol/L, e assumindo que In
, o tempo de meia vida do tricloroetileno
nesse biorreator será de
Com base nesse experimento e nas informações fornecidas, a velocidade de reação, v, é expressa pela relação
2 NO2 (g) + ½ O2 (g) + H2 O (g) ⇌ 2 HNO3 (g)
Considere que a reação foi simulada em laboratório, num reator com êmbolo, cujo volume e aquecimento podem ser variados.
É possível deslocar o equilíbrio para formar mais HNO3 , quando
Deseja-se aumentar a conversão global para cerca de 80% com a adição de um segundo reator CSTR, em série com o primeiro.
O volume total, em m3 , dos dois reatores é, aproximadamente,
Nessas condições, a conversão global do reagente A é, aproximadamente,
Considere o reator de reforma de metano, em fase gasosa, ilustrado na Figura.

Nesse processo, são admitidas as seguintes reações principais:
CH4 + H2 O ⇌ CO + 3 . H2
CH4 + 2H2
O ⇌ CO2 + 4H2
Sabe-se que a mistura reacional é dividida em diversos reatores menores (tubos reacionais). Como as reações de reforma são endotérmicas, há necessidade de aquecimento, o que é feito pela queima de combustível (geralmente o próprio metano) no forno que envolve os tubos reacionais.
Na condição representada na Figura, a mistura reacional entra a 500ºC e 15 atm e sai a cerca de 890ºC.
Nessas condições, conclui-se que
Quanto aos balanços molares, às reações químicas e aos reatores químicos, julgue o item.
A combustão completa de 1 mol de CH4
requer 4 mols
de oxigênio para formar 2 mols de CO2
.
Quanto aos balanços molares, às reações químicas e aos reatores químicos, julgue o item.
A combustão completa de 2 mols de C8
H18 formará 8
mols de gás carbônico e 9 mols de água.
Quanto aos balanços molares, às reações químicas e aos reatores químicos, julgue o item.
Em regime transiente, a massa do acumulado é
diferente de zero.
Quanto aos balanços molares, às reações químicas e aos reatores químicos, julgue o item.
Em um processo em batelada, não ocorre adição ou
remoção de massa durante a operação.
Quanto aos balanços molares, às reações químicas e aos reatores químicos, julgue o item.
Sistemas transientes também são conhecidos como
sistemas estacionários.
Quanto aos balanços molares, às reações químicas e aos reatores químicos, julgue o item.
Em um balanço molar para um reator químico em
estado estacionário, a taxa de acúmulo de cada
espécie química dentro do reator é igual a zero.