Volume 01 - Capitulo 1
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INSTITUTO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
ENGENHARIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS I – LISTA 1
1) Metanol é formado pela reação de monóxido de carbono com hidrogênio, com a reação a seguir:
A condição de equilíbrio é:
2) O estudo da decomposição térmica do óxido nitroso forneceu os resultados da Tabela 2.1 a 1030
K. Determine a ordem e a constante de reação. P=760mmHg.
Tabela 2.1 Dados da decomposição do óxido nitroso a 1030K
Pressão Total Inicial (mmHg) Meia-vida (s)
82,5 860
139 470
296 255
360 212
( )
1−α
p
C A0 =
N A0
=
p A0
= 0 1 − 12
t1/ 2 = C1A−0α ;
V RT PRT k (1 − α )
R= 0,08205 atm L/molK
A partir dos dados da Tabela 2.2 Determine a constante de reação para cada temperatura e a
energia de ativação.
Tabela 2.2 Dados da decomposição do óxido nitroso a várias temperaturas
T (K) Pressão Total Inicial Meia-vida (s)
(mmHg)
1085 345 53
1030 360 212
967 294 1520
3) a) Determine o volume do reator tubular necessário para produzir 5,55x105 moles de etileno por
hora. A reação é irreversível e elementar. Pretende-se alcançar 80% de conversão do etano operando
o reator isotermicamente a 1100K e 4 atm.
C2H6 → C2H4 + H2
Dados: R = 0,082 L⋅atm/mol⋅K ou 1,98 cal/mol.K
k(1000K)= 0,072 s-1
Energia de ativação =82 kcal/mol
FB=FA0.XA
1polegada = 0,0254m
X A dX
V = FA0 ∫ A
0 − rA
b) se fossem utilizados tubos de 2” de diametro interno e 50m de comprimento, determine o número
de tubos necessários para o item a).
4) A reação de adição de HI ao ciclohexeno, catalisada por iodo molecular, usa como solvente o
benzeno. Acredita-se que a reação seja de primeira ordem em relação a cada reagente e de segunda
ordem global. Os dados da Tabela 4 foram obtidos a 20 oC, utilizando uma concentração de iodo
de 0,422x10-3 kmol/m3. Estes dados são consistentes com a hipótese proposta para a lei de
velocidade ? Se for assim, calcule o valor da constante de velocidade.
Tabela 4 Dados da adição de HI ao ciclohexano.
T (s) CHI (kmol/m3)
0 0,1060
100 0,1014
200 0,0973
300 0,0935
400 0,0899
500 0,0865
Onde k é a constante de velocidade da reação. Use o método diferencial para determinar a ordem de
reação e a constante de velocidade.
Tabela 6 Dados
7) Deseja-se produzir 90.720 toneladas de etileno glicol por ano, a partir da hidrólise do óxido de
etileno em um reator de mistura operando a 55°C.
Um passo fundamental para este projeto é o conhecimento da equação de velocidade da reação, o
que foi feito através de um experimento em um reator batelada, na mesma temperatura em que o
reator tanque irá operar (55°C). Como esta é uma reação de hidrólise, na qual a água está presente
em grande excesso, sua concentração pode ser considerada constante durante a reação. Da literatura
sabe-se que esta reação é de primeira ordem em relação ao óxido de etileno.
Este reator batelada, em laboratório, foi alimentado por 500 mL de uma solução 2,0 M de óxido de
etileno em água misturada com 500 mL de água contendo 0,9% em peso de ácido sulfúrico. A
temperatura foi mantida a 55°C. Esta reação foi acompanhada ao longo do tempo e a concentração de
etileno glicol formado foi obtida, conforme apresentada na tabela abaixo:
t (min) 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 6,0
Cetileno 0,000 0,270 0,467 0,610 0,715 0,848
glicol
(mol/L)