Questões de Concurso Sobre 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 desenvolvimento do fluxograma de processo (PFD) de uma nova planta petroquímica, um engenheiro químico automatizou uma planilha de balanço global de massa e energia para uma coluna de destilação em estado estacionário. A equação genérica implementada no software para consolidar a saída de dados do balanço térmico do referencial global da coluna foi escrita da seguinte forma:
• : taxa de acúmulo de energia no sistema [kW];
• , : vazões mássicas de alimentação e do fundo respectivamente [kg·h⁻¹];
• : vazão molar do destilado [kmol·h⁻¹];
• : massa molar média do destilado [kg·kmol⁻¹];
• , , : entalpias específicas das correntes de alimentação, destilado e fundo [kJ·kg⁻¹];
• : carga térmica trocada nos refervedores e condensadores [kJ·s⁻¹];
• : potência mecânica útil consumida por bombas acessórias [W].
Considerando o Princípio da Homogeneidade Dimensional (Teorema de Fourier) e as premissas operacionais de uma destilação convencional de regime permanente, a equação acima apresenta uma inconsistência dimensional explícita entre os seus termos e uma incorreção conceitual do processo. Para corrigir o algoritmo e torná-lo dimensionalmente homogêneo e conceitualmente adequado ao regime permanente, o engenheiro deve, respectivamente:
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.
Os processos de adsorção física apresentam baixas energias de adsorção e são, em geral, reversíveis; já a adsorção química caracteriza-se por energias de adsorção mais elevadas e envolve a formação de ligações químicas entre o adsorbato e o adsorvente.
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.
No que concerne à adsorção, aos efeitos difusivos em reações heterogêneas e à influência de pressão e temperatura na adsorção, julgue o item subsequente.
Em processos de adsorção física de gases, o aumento da temperatura favorece a adsorção.
No que concerne à adsorção, aos efeitos difusivos em reações heterogêneas e à influência de pressão e temperatura na adsorção, julgue o item subsequente.
Em processos de adsorção de gases que seguem o modelo de monocamada, o efeito do aumento da pressão sobre a quantidade adsorvida torna-se menos pronunciado à medida que a fração de sítios de adsorção ocupados se aproxima da saturação.
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.
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