Cinética de reações e reatores
O H2 (g), obtido como subproduto da eletrólise do NaCl, é largamente empregado na indústria em reações de hidrogenação, como a que ocorre com o eteno (C2H4), representada pela seguinte equação:
C2H4 (g) + H2 (g) C2H6 (g).
A tabela seguinte contém as energias livres de Gibbs padrão de formação a 25 ºC de cada composto envolvido.
| composto | |
| C2H4 (g) | 67,5 |
| H2 (g) | 0 |
| C2H6 (g) | -32,5 |
O gráfico a seguir mostra o ln da constante de velocidade da referida reação (k) em função do inverso da temperatura (1/T) para a reação catalisada por dois diferentes metais.
Considerando que as reações de hidrogenação sejam exotérmicas, que todos os gases envolvidos apresentem comportamento ideal e que o produto da constante universal dos gases pela temperatura absoluta (R×T) seja igual a 2.500 J/mol, julgue o item segue.
Considere que a reação de hidrogenação em apreço seja de ordem um com relação ao C2H4 (g) e de ordem um com relação ao H2 (g), e que as concentrações iniciais de cada um dos dois reagentes sejam iguais a x0. Nessas condições, a concentração de C2H4 em um instante t da reação é dada por x0/(1 + k’.t.x0), em que k’ é a constante de velocidade na temperatura da reação.
Assinale a alternativa correta.
A lei de Fick da difusão binária pode ser expressa como NA = –cDAB ∇yA + yA (NA + NB) , em que c representa a concentração molar total, DAB, o coeficiente de difusão, yA, a fração molar do componente A e NA e NB são os fluxos molares das espécies A e B, respectivamente.
Com base na referida lei de Fick, julgue o seguinte item.
Um fluxo equimolar pode ser expresso como NA = –cDAB ∇yA.
Um sistema de reação utiliza dois reatores contínuos de mistura perfeita em paralelo. Esses reatores, que possuem o mesmo volume reacional, igual a 40 m3, são operados na mesma condição de temperatura com uma vazão volumétrica constante de 10 m3 • h–1, seguindo uma cinética de primeira ordem, cuja constante cinética de reação (k70 ºC) é igual a 0,5 h–1.
Com base nessas informações, julgue o próximo item.
A conversão final no segundo reator é igual a .
Um sistema de reação utiliza dois reatores contínuos de mistura perfeita em paralelo. Esses reatores, que possuem o mesmo volume reacional, igual a 40 m3, são operados na mesma condição de temperatura com uma vazão volumétrica constante de 10 m3 • h–1, seguindo uma cinética de primeira ordem, cuja constante cinética de reação (k70 ºC) é igual a 0,5 h–1.
Com base nessas informações, julgue o próximo item.
A vazão volumétrica deve ser reduzida à metade para que a conversão final no segundo reator alcance .