Caso de Estudo # 1 - Reactor batch para reacções múltiplas. Considere um reactor batch utilizado no esquema de reacções múltiplas seguinte: A k 1 B k 2 k 3 C Considere que todas as reacções são elementares e que no instante inicial apenas está presente no reactor o reagente A, com uma concentração de C A0 = 1 mol/l. Dados: k 1 = 0. 01 s-1, k 2 = 0. 01 s-1, k 3 = 0. 05 s-1, k 4 = 0. 02 s-1. (c) Esboce os historiais da concentração de cada componente. Verifique que, em qualquer instante, C T = CA + CB + CC + CD = 1 mol/l. k 4 (d) Em que instante deve parar a reacção se o objectivo for obter o componente B? D
Caso de Estudo # 2 - Reactor batch para reacções múltiplas: estudo da influência da cinética da reacção. Considere um reactor batch utilizado no esquema de reacções múltiplas seguinte: k 1 B k 3 D A k 5 k 2 C k 4 E Considere que o reactor pode operar na gama de temperaturas 180 T 260 ºC e que o produto desejado é o componente B. Todas as reacções seguem cinéticas de 1ª ordem com r = kc e E / RT k = k0e. Dados: C A0 = 1 mol/l ; R = 8. 31434 J/mol K Reacção k 0, s -1 1 10 5.78052 10 2 12 3.92317 10 3 4 1.64254 10 4 8 6.264 10 5 4 5 = 2.16667 10 E, J/mol 124670 150386 77954 111528 k s -1, independente da temperatura (c) Esboce os historiais da concentração de cada componente para T = 180 ºC. Determine o tempo óptimo de operação do reactor. (d) Considerando que a gama de temperaturas de operação é 180 T 260 ºC, determine a temperatura óptima e o tempo óptimo de operação.
Caso de Estudo # 3 - Tanque de lavagem. Considere um tanque bem agitado de volume V, com uma solução aquosa de uma espécie química com concentração inicial C 0. Pretende-se lavar o tanque com uma corrente contínua de água a um caudal F. t=0 t>0 F V, C 0 V, C F (c) Esboce o historial de concentração à saída do tanque, considerando C 0 = 5 (d) Kg/m 3, V = 1 m 3, F = 10 L/min. Determine o tempo de lavagem a partir do qual a concentração de saída do tanque é inferior a 1% da concentração inicial. Repita a alínea anterior, resolvendo o problema analiticamente. Compare resultados.
Caso de Estudo # 4 - Tanque com variação de volume. Considere um tanque bem agitado inicialmente com 100 L de água. A partir desse instante, começam a ser alimentados 2 L/min de uma solução de A com concentração C AE = 1 mol/l, sendo retirados 1 L/min da mistura. t=0 t>0 F E =2 C AE =1 100 L H 2 O F S =1 (c) (d) Esboce o historial de concentração à saída do tanque e determine a concentração no instante em que o volume de líquido dentro do tanque atinge 150 L. Resolva a alínea anterior analiticamente. Compare resultados.
Caso de Estudo # 5 - Reactor com variação de volume. Uma solução de A de concentração C AE é alimentada a um caudal constante F num reactor com agitação que contém inicialmente um volume V 0 de solvente puro. No reactor dá-se uma reacção irreversível de 1ª ordem: A k B t=0 t>0 F, C AE V 0 V Dados: V 0 = 10 L ; C AE = 5 mol/l ; F = 1 L/min ; k = 0. 01 min -1 (c) Esboce o historial das concentrações de A e B. Quais os seus valores no instante t = 10 hr? E quanto vale V?
Caso de Estudo # 6 - Reactor semi-batch para reacção paralela. Considere o seguinte reactor semi-batch utilizado numa reacção paralela. No instante inicial apenas está presente no reactor o componente A, com uma concentração de C A0 = 2 kmol/m 3. O volume inicial é de V 0 = 0. 5 m3. O caudal de alimentação de B, F = 0. 05 m 3 /min, é activado até o volume máximo do reactor ser atingido ( V max = 1 m3 ) e contém B com uma concentração de C BF = 1 kmol/m 3. Considere que P é o produto desejado e Q o produto indesejado. De forma a quantificar a produção do produto desejado, define-se selectividade de P relativamente a Q pela expressão S PQ = CP / CQ. Reacção: F, C BF k 1 P A+ B k2 Q Cinética: V 1.5 4.5 1.5 ra1 = k1cacb ; k1 = 1m / kmol min 2.5 7.5 2.5 ra2 = k2cacb ; k2 = 2m / kmol min (c) Esboce os historiais da concentração de cada componente. Indique os valores das respectivas concentrações no fim da reacção. (d) Determine S PQ no fim da reacção para as seguintes condições: (i) F = 0. 05 m 3 /min; (ii) F = 0. 005 m 3 /min. Comente os resultados obtidos. (e) Repita a alínea (d) considerando que a cinética das reacções é: (i) 2.5 r A1 =k1cacb e 1.5 r A2 =k2cacb ; 1.5 (ii) r A1 =k1cacb e Comente os resultados obtidos. 1.5 r A2 =k2cacb.
Caso de Estudo # 7 - Cascata de três RPA s para reacções sequenciais em fase líquida. Considere o seguinte esquema de três reactores perfeitamente agitados em série onde se leva a cabo uma reacção sequencial em fase líquida. No instante inicial não há qualquer reagente no sistema. F A, C A0 F B1, C B10 F 1, C A1, C B1 F B2, C B20 F 2, C A2, C B2 F B3, C B30 F 3, C A3, C B3 V 1 V 2 V 3 Reacções: k 1 A+ B P ra = k1cacb k 1 = 0. 1 m3 /kmol s k 2 P+ B Q 2 r P =k2cpc 05 B k 2 = 0. m6 /kmol 2 s Dados: F A = 0. 003 m 3 /s C A0 = 1 kmol/m 3 F B1 = FB2 = FB3 = 0.001 m 3 /s C B10 = CB20 = CB30 = 1 kmol/m 3 V 1 = V2 = V3 = 1 m 3
(c) Esboce os historiais da concentração de cada componente à saída de cada um dos RPA s. Indique os valores das respectivas concentrações em estado estacionário. (d) Tendo em conta a restrição F B1 + FB2 + FB3 = FA = 0. 003 m 3 /s, determine F B1, F B2 e F B3 de forma a maximizar os seguintes parâmetros: (i) Maximizar SPQ CP3 = ; CP3 + CQ3 (ii) Maximizar PR P = F3 CP3.
Caso de Estudo # 8 - Reacção de oxidação em tanque com arejamento. O objectivo do presente exercício consiste no estudo da influência do caudal de ar e da velocidade de agitação numa reacção de oxidação levada a cabo num reactor batch. gás Reacção: 2 A+ O 2 P ar A corrente gasosa de saída (gás) é considerada como tendo, aproximadamente, a mesma composição do ar de entrada. Com esta aproximação, é possível evitar a necessidade de se efectuar um balanço à fase gasosa visto que a concentração de oxigénio nesta fase é aproximadamente constante. A cinética da reacção na fase líquida é dada por ra = kcaco 2 com k = 0. 556 m 3 /kmol s e C A e C O 2 em kmol/m 3. O coeficiente de transferência de massa depende da velocidade de agitação ( ) e do caudal de arejamento (G ) através de K a k 3 G 1/ 2 L = t com k t = 23.803 s 2.5 /m 1.5, em s -1 e G em m 3 /s. A concentração inicial de A é de C A0 = 0. 2 kmol/m 3, não havendo no instante inicial qualquer oxigénio ou produto. A concentração de oxigénio na interface gás-líquido em equilíbrio com a sua concentração na fase líquida é * 4 C O = 2.5 10 kmol/m 3. 2
(c) Estude o efeito do caudal de ar e da velocidade de agitação na reacção de oxidação, obtendo a resposta do sistema para as seguintes situações: G : /10 3 0.017m / s 10 : / 2 1 0.139s 2 (d) * 3 Verifique o que aconteceria se C O = 2.5 10 kmol/m 3 (10 vezes superior). (e) Verifique o que aconteceria se k = 5. 56 m 3 / kmol s (10 vezes superior). 2
Mestrado Engenharia Química Caso de Estudo # 9 - Unidade de reacção e extracção para reacção inibida pelo produto. Considere a reacção k 1 A P cuja cinética é: ra = rp kc = 1 A C 1+ P KI onde K I é o coeficiente de inibição. De forma a minimizar o factor inibitório do produto na velocidade da reacção, foi proposta uma unidade de reacção seguida de extracção do produto, conforme se esquematiza na figura seguinte. F 0, C A0 F 3, C P30 V R, C A1, C P1 F 0 + F 1 C A1, C P1 V Y, C P3 V X, C A2, C P2 F 3, C P3 F 0, C A2, C P2 F 1, C A2, C P2 Considere que o reagente não é removido por extracção. Considere que a velocidade de * transferência de massa relativa ao produto P é dada por QP = KaVE ( CP CPY ), onde V E é o volume total do extractor ( V E = VX + VY ), C PY é a concentração do produto na fase Y
e * C P é a concentração do produto em equilíbrio com a concentração na fase X e dada por * C P = mc PX. No instante inicial não há qualquer reagente ou produto no reactor e no extractor. Dados: k 1 = 0.0002 s-1 Ka = 0. 0001 s -1 C A0 = 9 kmol/m 3 K I = 3 kmol/m 3 m = 2 C P30 = 0. 0001 kmol/m 3 V R = 100 m 3 F 0 = 0. 003 m3 /s V X = 20 m 3 F 3 = 0. 0005 m3 /s V Y = 100 m 3 R = F1 / F0 = 0. 5 (c) Determine as concentrações em estado estacionário. (d) Determine a produtividade do sistema, PR P = F3CP3, em estado estacionário. (e) Esboce o gráfico de PR P em função de R, com 0 R 10. Comente os resultados obtidos.
Caso de Estudo # 10 - Reactor batch adiabático com reacção exotérmica. Considere a reacção em fase aquosa levada a cabo num reactor batch adiabático: V, C A, T A+ H O 2B 2 Dados: Cinética: r A = kca ; E / RT k = k0e ; 5 H = 2.1 10 kj/kmol 6 k min -1 ; 0 = 1.15 10 4 E = 4.95 10 kj/kmol; R = 8. 314 kj/kmol K Fluído: C P = 3. 8 kj/kg K ; Reactor: V = 0. 216 m 3 3 ρ kg/m 3 = 1.05 10 Condições iniciais: C A0 = 0. 22 kmol/m 3 ; T 0 = 400 K (c) Determine a concentração de A, a conversão e a temperatura ao fim de 5 minutos. (d) Repita a alínea anterior, considerando operação isotérmica. Comente os resultados obtidos. (e) Suponha que, por razões de segurança, a temperatura máxima no interior do reactor é de 380 K. Determine a temperatura inicial óptima e qual o tempo de operação necessário de forma a obter uma conversão de 99%.
Caso de Estudo # 11 - RPA encamisado com reacção exotérmica de 1ª ordem. Considere um reactor perfeitamente agitado, equipado com uma camisa de arrefecimento, onde é levada a cabo uma reacção exotérmica de 1ª ordem: F, C E, T E A produtos T j T j r A =kc V, C, T E / RT k = k0e F, C, T Considere que a temperatura da camisa se mantém constante e igual a T j. Dados: Volume do reactor: 6 V = 2 10 m 3 Caudal: F = 10 8 m 3 /s Factor pré-exponencial: 12 k 0 = 8.03 10 s -1 Energia de activação: 4 E = 9.42 10 kj/kmol Constante dos gases perfeitos: R = 8. 314 kj/kmol K Densidade do fluído: ρ = 1000 kg/m 3 Capacidade calorífica do fluído: C P = 4. 187 kj/kg K Concentração de entrada: C E = 5 kmol/m 3 Temperatura da alimentação: T E = 300 K Temperatura da camisa: T j = 300 K Calor da reacção: 4 H = 4.19 10 kj/kmol Coeficiente de transferência de calor x Área de transferência de calor: 6 UA = 5.68 10 kj/k s
Condições iniciais: C 0 = 0 kmol/m3 ; T 0 = 300 K (c) (d) (e) Esboce os historiais de concentração e temperatura e determine os seus valores em estado estacionário. Estude a influência da temperatura da camisa na conversão em estado estacionário e nas correspondentes temperaturas máxima e em estado estacionário. Considere que a gama de temperaturas admissível na camisa é 288 T j 338 K. Repita as alíneas (c) e (d) considerando que a reacção é isotérmica.
Caso de Estudo # 12 - Cascata de 3 RPAs com arrefecimento em contracorrente. Considere uma cascata de 3 reactores perfeitamente agitados onde se leva a cabo uma reacção exotérmica de 1ª ordem. Os reactores possuem uma camisa de arrefecimento que possibilita o fluxo de água em contracorrente. Considere que cada camisa constitui um meio perfeitamente agitado. F, C 0, T 0 F, C 1, T 1 F, C 2, T 2 F, C 3, T 3 F C T C3 F C T C2 F C T C1 F C T C0 V 1, C 1, T 1 V 2, C 2, T 2 V 3, C 3, T 3 V C1 V C2 V C3 Dados: Cinética: r = kc ; k = com k 0 = 2000 s-1 ; E / RT k0e 4 E = 4.23 10 kj/kmol ; R = 8. 314 kj/kmol K 5 H = 1.465 10 kj/kmol Reactor: V 1 = V2 = V3 = 0. 8 m 3 3 ; F = 2.5 10 m 3 /s ρ = 1000 kg/m 3 ; C P = 0. 565 kj/kg K C 0 = 0.6 kmol/m3 ; T 0 = 298 K Camisa: V c1 = Vc2 = Vc3 = 0. 1 m 3 3 ; F c = 2.0 10 m 3 /s ρ c = 1000 kg/m 3 ; C Pc = 4. 187 kj/kg K T c 0 = T 0
A i = 0.090 m 2 ; U = 0. 167 kj/m 2 K s Condicões iniciais: C 1 = C2 = C3 = 0 T 1 = T2 = T3 = T0 ; Tc 1 = Tc2 = Tc3 = Tc0 = T0 (c) Esboce os historiais de concentração, conversão de saída e temperatura e determine os seus valores em estado estacionário. (d) Estude a influência da temperatura de entrada e da camisa ( T c 0 = T0 ) na (e) conversão em estado estacionário e nas correspondentes temperaturas máxima e em estado estacionário. Considere que a gama de temperaturas admissível é 288 T 0 = Tc0 338 K. Repita a alínea anterior considerando que a reacção é isotérmica.
Caso de Estudo # 13 - Extractor líquido-líquido em contracorrente. Considere o extractor líquido-líquido em contracorrente, constituído por cinco estágios de equilíbrio. Considere que as duas fases líquidas em cada estágio podem ser consideradas meios perfeitamente agitados. L X 0 X 1 X 2 X 3 X 4 X 5 Y 1 1 Y 2 2 Y 3 3 Y 4 4 Y 5 5 Y 0 G O termo de transferência de massa entre fases é dado por: * Q i = KLa( Xi Xi ) VLi, kg/hr onde: Q i fluxo de transferência do soluto no extractor i, kg/hr; K L a constante de transferência de massa, hr 1 ; e onde: X i concentração do soluto na fase L no extractor i, kg/m 3 ; * i X concentração do soluto na fase L em equilíbrio com a concentração do soluto na fase G, no extractor i, kg/m 3 ; V Li volume da fase L no extractor i, m 3 * Yi Xi = m Y i concentração do soluto na fase G no extractor i, kg/m 3 ; m constante de equilíbrio. Dados: Fase L: Fase G: Equilíbrio: Transferência de massa: V Li = 2 m 3 V Gi = 2 m 3 m = 0. 8 K L a= 10 hr -1
L = 1 m 3 /hr G = 3 m 3 /hr X 0 = 1 Y 0 = 0 Condições iniciais: X i = Yi = 0 (c) (d) Esboce os historiais de concentração em cada extractor e determine os seus valores em estado estacionário. Repita a alínea anterior definindo, para cada extractor, Xi fi = X. 0 X E (e) Quantos estágios são necessários para obtermos f E = < 0. 001? X 0 X (f) Quantos estágios são necessários para obtermos E f E = < 0. 0001? X 0 (g) Esboce o gráfico f E versus E. (h) Repita a última alínea, considerando m = 1. Comente os resultados obtidos.
Caso de Estudo # 14 - Reactor Pistão. Mestrado em Engenharia Química Considere um reactor tubular de fluxo pistão utilizado numa reacção irreversível em fase líquida A k P. O volume do referido reactor é V = 1 m 3, o caudal F = 0. 05 m 3 /min e a concentração da corrente de entrada C E = 1 kmol/m 3. 1. Considere que a reacção é de 1ª ordem, com k = 0. 1 min -1. Considere que o reactor de fluxo pistão é equivalente a uma cascata de reactores perfeitamente agitados quando. (c) Utilizando = 50, esboce o historial da conversão de saída e determine o seu (d) (e) valor em estado estacionário. Determine a solução analítica do problema em estado estacionário e determine o erro cometido na solução numérica proposta anteriormente. Estude a influência de no valor obtido para a conversão de saída em estado estacionário e no erro cometido em relação à solução analítica. 2. Repita o problema 1, considerando que a reacção é de 2ª ordem, com k = 0. 1 m 3 /kmol min. 3. Repita o problema 1 (reacção de 1ª ordem), utilizando a estratégia de simulação proposta por Franks (1967). 4. Repita o problema 2 (reacção de 2ª ordem), utilizando a estratégia de simulação proposta por Franks (1967). 5. Comente os resultados obtidos nas várias situações.
Caso de Estudo # 15 - Reactor Pistão Difusional. Considere um reactor tubular de volume V = 1 m 3 e secção recta A t = 0. 01 m 2, no qual é introduzida, a partir do instante inicial, uma corrente líquida a um caudal de F = 0. 05 m 3 /min, contendo uma substância de concentração C E = 1 kmol/m 3. Considere que, no instante inicial, a concentração dessa substância em qualquer ponto do reactor é nula. 1. Considere que a substância em questão não reage no interior do reactor (tracer) e que o fluxo é, aproximadamente, pistão. (c) (d) Esboce o historial da concentração à saída do reactor. Comente os resultados obtidos, comparando com a solução analítica. Qual o número de elementos que deve utilizar na simulação do problema anterior? Justifique. 2. Considere que a substância em questão não reage no interior do reactor (tracer) e que o fluxo é pistão difusional. (c) Esboce o historial da concentração à saída do reactor para as seguintes situações: Pe = 10, 100, 1000. Comente os resultados obtidos.
3. Considere que a substância em questão reage no interior do reactor segundo uma cinética de 1ª ordem irreversível ( r = kc ) e que o fluxo é pistão difusional. (c) Considere Pe = 100 e k = 0. 1 min -1 : (iii) (iv) Esboce os historiais da concentração e conversão à saída do reactor. Esboce o perfil de concentração no interior do reactor em estado estacionário. (d) (e) Estude a influência da cinética da reacção. Repita a alínea (c) considerando Pe = 100 e k = 0 (tracer), k = 0. 05 e k = 0. 1 min -1. Comente os resultados obtidos. Estude a influência da dispersão na conversão. Repita a alínea (c) considerando k = 0.1 min -1 e Pe = 10, 100, 1000. Comente os resultados obtidos.
Caso de Estudo # 16 - Reactor Pistão Difusional com Reacção Exotérmica. Considere um reactor pistão difusional onde se leva a cabo uma reacção irreversível de 1ª ordem exotérmica. Considere que o reactor se situa num ambiente a uma temperatura constante de T a = 298 K. No instante inicial não há qualquer reagente no reactor e a temperatura no seu interior é igual à ambiente. Experiências hidrodinâmicas efectuadas no FL reactor estimam a importância da dispersão axial através de t Pe ax = = 100. AcDax Dados: Fluído: Reacção: r = kc F = 0.05 m 3 /min E / RT k = k0e Reactor: C E = 1 kmol/m 3 k 0 = 6. 6 min-1 D c = 0.5 m T E = 298 K E = 10000 kj/kmol L c = 5 m ρ = 1000 kg/m 3 R = 8. 314 kj/kmol K U = 5 kj/m 2 min K C P = 0. 565 kj/kg K H = 15000 kj/kmol (c) (d) Esboce os historiais da concentração, conversão e temperatura à saída do reactor. Indique os seus valores em estado estacionário. Esboce os perfis de concentração e temperatura no interior do reactor em estado estacionário. Indique a temperatura máxima atingida no reactor. (e) Suponha que a temperatura máxima admitida no reactor é T max = 328 K. Optimize a temperatura da corrente de entrada. Comente o resultado obtido. (f) Repita a alínea (e), considerando que o reactor é adiabático. Comente o resultado obtido.
Caso de Estudo # 17 - Coluna de cromatografia. Considere uma coluna de cromatografia analítica, de dimensões 0.46 cm ID x 25 cm L, utilizada num equipamento de HPLC. Considere que o caudal de eluente utilizado é F = 1 ml/min e que a alimentação é efectuada através de um pulso de duração 0.1 min, contendo uma solução de concentração C E = 1 mg/ml. Experiências preliminares efectuadas na mesma coluna conduziram à estimação dos seguintes parâmetros: Porosidade externa: ε = 0. 4 Dispersão axial: uilc FLc Peax = = = 500 Dax εacdax Isotérmica de adsorção: m = 5 Considere que a resistência à transferência de massa é desprezável. (c) Esboce o historial da concentração à saída da coluna. Determine o tempo de retenção teórico e compare com a resposta obtida por simulação. (d) Estude a influência da isotérmica de adsorção, considerando m = 1, 2, 3, 4, 5. Comente os resultados obtidos. (e) Estude a influência da dispersão axial, considerando Pe ax = 200, 500, 1000. Comente os resultados obtidos. (f) Considere que a isotérmica de adsorção é mais correctamente descrita por um modelo de Langmuir, resultados obtidos: QbC q=. Estude as seguintes situações e comente os 1 + bc Caso Q, mg/ml b, ml/mg Qb= m 1 5 1 2 10 0.5 5 3 500 0.01
Problemas Suplementares 1. Mestrado em Engenharia Química Você tem à sua disposição um reactor perfeitamente agitado (RPA) e um reactor pistão difusional (RPD) e pretende utilizá-los numa reacção isotérmica irreversível de 2ª ordem: A produtos com 2 r= kc No instante inicial não há qualquer reagente no sistema. A tabela seguinte apresenta os dados relativos a este problema. k = 0.1 m 3 /kmol min Constante cinética F = 0.01 m 3 /min Caudal C E =1 kmol/m 3 Concentração de entrada V A = 0.1 m 3 Volume do reactor perfeitamente agitado V P = 0.1 m 3 Volume do reactor pistão difusional L P =10 m Comprimento do reactor pistão difusional D = 0.02 m 2 /min Coeficiente de dispersão axial (RPD) P A questão central é: Como devemos colocar os reactores; RPA seguido de RPD (alternativa A) ou RPD seguido de RPA (alternativa B)? Escreva as equações de balanço necessárias à formulação do problema para cada uma das alternativas, indicando claramente as diferenças entre elas. Escreva o código do programa de simulação para cada alternativa. (c) Esboce os historiais da concentração e conversão de saída de cada um dos reactores em cada uma das alternativas. Indique os valores da concentração e conversão de saída no estado estacionário (em cada um dos reactores e em cada alternativa). Qual a melhor solução: alternativa A ou B? Comente o resultado obtido. (d) Suponha que pode ajustar o volume dos reactores (RPD e RPA) entre V = 0.01 m 3 (volume mínimo) e V = 0. 19 m 3 (volume máximo). Contudo, a soma dos volumes dos dois reactores deve permanecer igual a V A + V P = 0. 2 m 3. Tendo em conta estas restrições, optimize o volume de cada um dos reactores de forma a maximizar a conversão final. Explique claramente como obteve o resultado. Comente o resultado obtido.
2. Uma das áreas actuais de investigação em Engenharia Química estuda a potencialidade de processos híbridos, onde mais do que um processo é implementado numa única peça de equipamento. Um exemplo é o projecto de reactores cromatográficos, unidades capazes de levar a cabo simultaneamente reacção e separação numa única unidade. Considere um reactor cromatográfico, constituído por uma fase líquida onde ocorre uma reacção irreversível de 1ª ordem e uma fase sólida (adsorvente) capaz de separar o reagente e os produtos da reacção. A reacção k = 2 min -1, onde R A+ B ocorre apenas na fase líquida e é descrita pela cinética r= kcr, com C R é a concentração do reagente (em mmol/cm 3 ). O reagente, R, não é retido pelo adsorvente. As isotérmicas de adsorção dos dois produtos, A e B, são lineares com m A = 2 e m B = 4. A corrente de entrada no reactor cromatográfico é constituída por um pulso de reagente a uma concentração de 1 mmol/ cm 3 durante o período 0-0.1 min. Após esse instante, a corrente de entrada é constituída apenas por solvente. No instante inicial, não há qualquer reagente no sistema. A tabela seguinte apresenta outros dados relativos a este problema. D c = 0.46 cm Diâmetro da unidade L c = 25 cm Comprimento da unidade F = 0.5 cm 3 /min Caudal ε = 0.4 Porosidade do leito Pe = 500 Número de Peclet Pretende-se simular esta unidade, de forma a prever os historiais das concentrações do reagente, R, e dos dois produtos, A e B. Escreva as equações de balanço necessárias à formulação do problema, indicando a estratégia de modelação seguida. (c) Esboce os historiais das concentrações de saída da unidade para reagente e produtos. Comente o historial obtido. (d) Pretende-se obter o componente A com pelo menos 90% de pureza. Em que período deve recolher a corrente de saída? (e) Se o objectivo for recolher A com 90% de pureza, qual o efeito de: (i) A velocidade de reacção é maior; por exemplo, k = 4 min -1 ; (ii) O caudal é maior; por exemplo, F = 1 cm 3 /min; (iii) A selectividade do adsorvente é maior; por exemplo, m A = 2 e m B = 6. Responda a estas questões ilustrando a sua resposta com gráficos e comentários que achar pertinentes.