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:

Durante a especificação técnica de uma linha de recalque para o transporte de uma salmoura industrial, avalia-se o escoamento em regime permanente através de uma tubulação horizontal de diâmetro interno uniforme e rugosidade conhecida. Considerando os princípios da conservação da energia mecânica para fluidos reais e a aplicação prática da Equação de Bernoulli estendida, assinale a alternativa que descreve corretamente o comportamento das pressões ao longo dessa linha de escoamento.

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 = kCₐC_Produtos), 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 (−r_ₐ = 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 projeto de engenharia para uma unidade de destilação destrutiva e gaseificação acoplada de Resíduos Sólidos Urbanos (RSU) pré-tratados (Combustível Derivado de Resíduo – CDR), verifica-se os limites termodinâmicos e cinéticos para otimizar a composição do gás de síntese e minimizar o alcatrão residual. O sistema opera sob diferentes pressões parciais de oxigênio e perfis de temperatura na zona de reação principal. Considerando os processos de incineração, pirólise e gaseificação de resíduos, assinale a alternativa correta.