Livro Schmal Cinética e reatores Aplicação na Engenharia Químic,Nas bibliotecas (66)
Mas a maioria do texto foi escrito visando o ensino de cintica e reatores para a graduao obrigatria. Agradeo particularmente aos alunos Wagner Silva e Fabio Tomiolo pela reviso do Download Livro - Schmal - Cinética E Reatores Aplicação Na Engenharia blogger.com Type: PDF Date: February Size: MB Author: Laura Marques This document was uploaded CATALOGA��O-NA-FONTE SINDICATO NACIONAL DOS EDITORES DE LIVROS, RJ Sc Schmal, Martin Cin�tica e reatores: aplica��o na engenharia qu�mica: Livro - Schmal - Cinética E Reatores Aplicação Na Engenharia blogger.com [wp5x6o4j] 16/08/ · Share Cinética e reatores. Download. This site is like the Google for academics, science, and research. It strips results to show pages such blogger.com blogger.com and includes more ... read more
O volume de cada reator, bem como a concentrao de sada em cada um deles, encontra-se na tabela abaixo. Título: Engenharia das Reações Químicas. Proporcionar conhecimentos em cinética de reações visando o cálculo de. reatores, bem Fogler, H. Scott, " Elementos de Engenharia das Reações. Edição - Editora SYNERGIA Indice I- Cinética Pagina 1. Definições e estequiometria 1 Variáveis de medida 4 Sistemas contínuos 9 Pressão total 11 Grandezas genéricas 12 2. Introduzem-se os reagentes com concentrações iniciais iguais com um fluxo volumétrico de 2. O reagente A é o limitante e, portanto, calculamos XA. Foram tiradas várias amostras com o tempo de reação e tituladas com uma solução normal de 0. Os dados da tabela indicam o volume titulado com o tempo de reação. É uma grandeza extensiva por que tem unidades especificas e vale para qualquer sistema fechado ou aberto.
Como a concentração varia com o tempo num sistema batelada ou com a posição num sistema contínuo, a velocidade de reação também depende dessas variáveis. Esta velocidade decresce com o tempo ou posição tendendo a zero no equilíbrio ou quando todo o reagente for consumido. Nota-se que a taxa direta é proporcional a concentração dos reagentes, sendo este fator de proporcionalidade definido como a constante de velocidade direta, ou velocidade especifica de reação k , e analogamente define-se a constante de velocidade reversa por k '. Os expoentes das concentrações a' , b' , r ' , s' representam a ordem de reação em relação aos respectivos componentes e são distintos dos coeficientes estequiometricos da reação. Se coincidirem a reação é elementar.
No equilíbrio, a taxa resultante de uma reação reversível é nula. Para simplificar, consideremos as taxas de reações elementares com ordem inteira, isto é, quando os coeficientes estequiometricos coincidem com a ordem de reação. Ela é reversível, dependendo das condições de pressão e temperatura. A primeira reação e endotermica, portanto, termodinâmicamente desfavorável, e só reage fornecendo calor, enquanto que a segunda e exotérmica, portanto, termodinâmicamente favorável, expontânea. As taxas correspondentes a cada componente em ambas as reações são indicadas acima. Nesta deve- se acrescentar o termo reversível.
Na metanacão utilizam-se catalisadores de Ni, enquanto que nas reações de Fischer-Tropsch, catalisadores de Fe ou Co. A reação de metanacão ocorre em torno de C, enquanto que a Síntese de Fischer-Tropsch ocorre a temperaturas mais baixas de C. Ambas as reações podem ocorrer simultaneamente nesta faixa de temperatura. As taxas correspondentes podem ser escritas, conforme eq. A taxa de formação do produto ou de transformação do reagente é expressa em relação a concentração do reagente limitante e é valida para qualquer sistema, a volume constante ou variável, fechado ou aberto. Logo a taxa será, conforme eq. Substituindo as concentrações CA e CB na eq. Escolhendo o reagente A teremos kA e segundo a eq. Isto acontece com reações em fase liquida, quando um dos componentes, em geral a água, participa como reagente e diluente ao mesmo tempo.
Assim, simplifica-se a reação de 2a ordem em pseudo 1a ordem. Como vimos, a taxa varia com a conversão. Mas, derivando a eq. Quando as reações são feitas em fase gasosa ou vapor e com variação do numero de moles, haverá contração ou expansão de volume. Inicialmente, faz-se um teste num reator batelada, introduzindo A puro, a K. Após 10 min a pressão foi de 3 atm. Deixando-a um tempo suficientemente longo a pressão atingiu 5 atm, permanecendo constante. A seguir, faz-se o teste num sistema fechado com pista sem atrito, mas a pressão constante igual a 1atm, sendo que o volume final dobrou.
min Solução: A primeira parte da solução e igual ao problema EI. O efeito da temperatura está na constante cinética e para determiná-las precisam ser determinadas a energia de ativação E e o fator de freqüência k0. Há dois métodos: integral e diferencial. No método integral tem-se a vantagem de ter uma solução analítica. No modelo diferencial a solução é aproximada ou numérica. Em todos os casos, são necessários dados experimentais de laboratório, tanto em sistemas bateladas como contínuos. Escolhe-se o modelo cinético. Admite-se uma reação com ordem definida, inteira ou fracionaria, e escreve-se a taxa de reação apropriada. Escolhe-se o sistema: batelada ou contínuo tubular. Solução matemática — Em geral tem-se uma solução integral analítica quando a ordem é inteira. Quando é fracionaria ou é um modelo mais complexo, a solução da integral deve ser feita numericamente. Verificação experimental - Os experimentos em laboratório nos dão as medidas de concentração em função do tempo ou do tempo espacial, para uma temperatura constante.
Calculam-se as conversões, em seguida a função f X A e finalmente a constante cinética k. Se os valores experimentais de F X A estiverem sobre a reta, pode-se concluir que o modelo proposto foi correto. Caso contrário, teríamos de escolher outro modelo. Na figura mostram-se os pontos azuis que seguem o modelo. Os pontos em vermelho indicam que o modelo não é apropriado. Casos específicos: III Admite- se que os coeficientes estequiométricos sejam também unitários, caracterizando assim uma reação elementar. O mesmo acontece quando só há um reagente, como no caso a. Não se sabe se a reação é de 1a ou 2a ordem, mas é inteira e irreversível. Teste e mostre a diferença. A reação é feita a temperatura constante a C. Mediu-se a pressão final, 10atm, que ficou constante. Observou-se que após 8 minutos a pressão total foi de 8 atm. Solução: Observa-se que a pressão final de 10 atm foi atingida, quando todo o reagente se transformou em produto.
min Nota-se que os valores de k são diferentes. Por isso, é necessário verificar, experimentalmente e observar se o valor de k é constante. Como no presente caso, somente há um dado experimental, não é possível concluir qual é a verdadeira ordem da reação e sua constante cinética. A reação é irreversível e de segunda ordem. O reator de 0. Sabe- se que o fluxo de saída do produto R é de 0. Calcule a constante cinética. Se a seguir esta reação fosse feita num reator batelada, calcule o tempo de reação para as condições anteriores. Logo, calcula-se o tempo necessário para atingir a mesma conversão anterior, utilizando a equação batelada, ou seja, 3. Na pirólise de uma nafta ou de compostos betuminosos, sabe-se que algum componente principal é transformado, com a formação de vários produtos simultaneamente, que não são identificados.
Escolhe-se um componente principal como referencia para o estudo cinético e admite-se uma ordem global n. Num reator batelada e a volume constante, parte-se da eq. Em geral simplificamos, escolhendo uma concentração e o tempo correspondente. A cinética das reações muito lentas ou muito rápidas é difícil de acompanhar-se; ocorrem em tempos excessivamente longos ou curtos, respectivamente. Neste método propõe-se fixar um tempo e determinar a sua concentração neste instante. Porém, a experiência também muda, já que é necessário começar cada reação, partindo-se de uma nova concentração inicial.
Mede-se assim, para diferentes concentrações iniciais, a variação da concentração em função do tempo, mas pára-se num determinado tempo t. No caso da meia vida, a equação 3. Parte-se da equação 3. Para uma reação de ordem zero, quando a taxa independe da concentração, simplifica-se a expressão acima. A experiência foi feita partindo-se de várias concentrações iniciais e quando se atingia a metade dessa concentração, mediu-se o tempo correspondente. A tabela abaixo mostra os valores a duas temperaturas diferentes. Determine a ordem de reação, a constante cinética e a energia de ativação. No entanto, num reator batelada o volume é constante. Pode-se aplicar diretamente as expressões 3. Note-se ainda que só foi dado um valor a temperatura de A ordem n é constante e foi determinada com o primeiro conjunto de dados. Portanto, com o primeiro conjunto de dados obtém-se a ordem n e a constante k, através da equação 3. Neste caso, parte-se da equação 3. Com esta consideração, podemos calcular o valor de k , assumindo uma reação de 2a ordem, e usando os valores da tabela a C na eq.
Conseqüentemente a constante k deverá dobrar. Nota-se que com uma variação de C, a constante dobrou, indicando acentuado efeito da temperatura sobre a taxa de reação. Pode-se agora calcular a constante k para qualquer temperatura, determinando-se a energia de ativação E e a constante k0 da equação de Arrhenius eq. A determinação dessas constantes segue o mesmo procedimento. Usaremos aqui os dois casos mais simples, ou seja, ordem inteira e a volume constante. Substituindo a constante K da 3. Conhecendo a constante de equilíbrio ou a conversão de equilíbrio, esta experimental, pode-se determinar k e k' separadamente.
Além disso, admite-se que os reagentes entram no sistema com concentrações iniciais iguais. No equilíbrio a taxa resultante r é nula, portanto: 2 1 - X Ae 2. Transformando a equação 3. Note-se que a expressão 3. Introduz-se reagente puro com uma vazão de 1. No entanto, não são conhecidas as constantes cinéticas. Neste sentido foram feitos experimentos em separado num reator batelada. Introduziu-se o reagente puro a 1 atm e a C. Quer-se determinar o volume do reator PFR nas condições especificadas, sabendo que o fluxo de saída do produto R foi de 0. Solução: a Determinação das constantes cinéticas direta e reversa k e k'. Escolheu-se o reator batelada para determinar estas constantes. Logo, substituindo-se a taxa na equação do reator batelada e integrando, obtém-se a expressão já deduzida anteriormente, equação 3.
Para conhecermos a constante cinética a C, precisamos calcular a energia de ativação E. Para isto utilizamos o dado a C. Note que as temperaturas são dadas em Kelvin. Além disso, como a energia de ativação reversa é maior que a direta, e portanto, a energia de barreira é maior para a reação reversa que para a direta. Pela equação de Arrhenius, teremos que determinar as constantes de freqüência k0 , que independem da temperatura. Tendo o fluxo molar na saída do reator, pode-se calcular a conversão. A reação é reversível de 2a ordem direta e reversa, sendo a constante de equilíbrio de 0, nestas condições. Calcule as constantes cinéticas direta e reversa. Na maioria dos casos, nos reatores de leito fixo ocorrem as reações gás-sólido, liquido-sólido, dependendo da reação e das condições dos reatores. Se os reagentes e produtos se encontram em fase gasosa, a reação catalítica promove a reação a reação química. Figura 3. A reação da síntese da amônia é muito importante, já que é usada na produção de fertilizantes.
Esta reação é um exemplo clássico da cinética utilizando-se um catalisador de ferro. Para promover uma determinada reação química com catalisador, a condição desejada é que a etapa controladora seja a cinética química. Difusão da molécula reagente do seio do fluido para a superfície da partícula; 2. Difusão da molécula reagente da superfície da partícula pelo interior do poro; 3. Reação química no sítio ativo; 4. Difusão da molécula do produto formado do interior do poro para a superfície da partícula; 5. Difusão da molécula do produto da superfície da partícula para o seio do fluido.
Entretanto, uma questão que se coloca é como ocorre a reação química sobre os sítios ativos? Qual a cinética de reação e as diversas variáveis envolvidas? Observam-se no reator partículas do catalisador e fluxos das correntes contendo reagentes e produtos. Entretanto, a reação ocorre na superfície do catalisador. Forma-se um filme sobre a superfície, cuja espessura depende das condições hidrodinâmicas do reator, e através do qual os reagentes devem fluir até à superfície do catalisador, onde ocorre a reação com formação de produtos, que retornam ao seio do fluido. C C AS A Concentração C A Superfície do Catalisador C AS Distância Figura 3. linear Figura 3. Há duas possibilidades: 1 A transferência de massa através do filme é rápida. Neste caso a taxa global da reação será determinada pela velocidade da reação química na superfície do catalisador. Assim, a reação química será a etapa limitante do processo. Neste caso, há uma barreira difusional provocada pelo filme ao redor da superfície do catalisador.
No estudo cinético de uma reação esta segunda possibilidade é indesejável e deve ser diminuída ou eliminada. Na determinação dos parâmetros cinéticos evitam- se problemas de difusão, operando sob condições cinéticas. Opera-se sob condições de alta velocidade ou altos valores de Reynolds, diminuindo-se portanto a camada do filme ao redor da superfície. A verificação experimental é feita variando-se os fluxos molares ou massa do sólido ou mesmo as dimensões de altura e diâmetro do reator e medindo-se a conversão, conforme figuras 3.
Se em experiências seguidas houver variação, haverá efeitos de massa. Ao contrario, se não houver variação estes efeitos são praticamente desprezíveis. Enquanto conversão variar, haverá efeitos de transferência de massa. I- Sem limitações difusionais externas; II — Com limitações difusionais externas parciais; III — Com limitação difusional externa total. Portanto, as moléculas reagentes devem difundir pelos poros, conforme mostra a figura 3. O reagente A difunde pelo poro até atingir o sitio ativo, onde ocorrerá a reação química. A difusão interna da molécula reagente no poro pode ser limitante e, portanto, é uma etapa indesejada.
Basicamente, são três os tipos de difusão que ocorrem no interior dos poros de catalisadores. i Difusão molecular: ocorre em poros de diâmetro grande 1 — 10 µm onde o livre percurso médio das moléculas é pequeno quando comparado com o diâmetro dos poros. Como verificar os efeitos de difusão nos poros do catalisador e se é uma etapa limitante do processo? Há duas maneiras experimentais: i Determina-se a conversão em função do diâmetro de partícula - A reação é feita variando-se o diâmetro da partícula do catalisador dP, medindo-se a conversão, porém mantendo-se constantes as demais variáveis operacionais temperatura, pressão, vazão, massa total de catalisador. Quando há limitações difusionais, a conversao aumenta com a sucessiva diminuição de dP, até atingir um valor constante, conforme mostra a figura 3.
Qualquer diâmetro de partícula menor ou igual elimina efeitos difusivos e conseqüentemente atinge-se o regime cinético como etapa limitante. ii Determina-se a energia de ativação da reação, a partir das constantes cinéticas a diferentes temperaturas — O gráfico de ln k vs. Com o aumento da temperatura obtém-se uma energia de ativação bem menor que a da energia de ativação determinada a temperaturas mais baixas. Nesta faixa de temperatura há limitações difusionais internas e, portanto, deve ser evitada para eliminar os efeitos de difusão nos poros, como mostra a figura 3.
A Tabela 3. Tabela 3. O volume do sistema passa a ser função da temperatura, pressão e número de moles. As moléculas movimentam-se, mas a distância entre elas varia pouco. O volume do sistema depende da temperatura e do número de moléculas, mas praticamente independente da pressão. Neste caso as moléculas ou átomos só têm movimentos de vibração e a energia cinética é devido à vibração em torno da mesma posição. Este sistema é representado pelos sólidos ou moléculas adsorvidas sobre os sólidos. Os sistemas B e C são chamados de estado condensado da matéria, já que os seus volumes são definidos e são pouco sensíveis a variações de pressão. Nos sistemas condensados, as partículas que se encontram na superfície ou na interface com outro sistema apresentam uma situação diferente: i as partículas localizadas no interior do sistema estão sujeitas a forças em todas as direções, com resultante nula.
ii as partículas da superfície possuem forças oriundas somente das partículas do interior. Logo, conforme figura 3. Esta energia é a responsável pela tensão superficial dos líquidos e pela adsorção de um fluido sobre um sólido. Uma reação química catalisada envolve fenômenos físico-quimicos de adsorção e desorção além da reação química. Conforme figura 3. Portanto, numa reação química catalisada, as adsorções são exotérmicas e permitem que as moléculas em fase gasosa estejam adsorvidas sobre a superfície com uma determinada força, tanto de adsorção como de desorção, diminuindo o seu grau de liberdade e facilitando a reação química catalisada. Need an account? Click here to sign up. Download Free PDF. Livro Schmal Cinética e reatores Aplicação na Engenharia Químic. Daniele de Toledo. Download Download PDF Full PDF Package Download Full PDF Package This Paper. A short summary of this paper. PDF Pack.
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Livro - Schmal - Cinética E Reatores Aplicação Na Engenharia blogger.com [wp5x6o4j] 16/08/ · Share Cinética e reatores. Download. This site is like the Google for academics, science, and research. It strips results to show pages such blogger.com blogger.com and includes more Download Livro - Schmal - Cinética E Reatores Aplicação Na Engenharia blogger.com Type: PDF Date: February Size: MB Author: Laura Marques This document was uploaded Livro: Cinética E Reatores - Aplicação Na Engenharia Química (pdf) autor: Martin Schmal, Schmal, Martin 3 avaliações Download em pdf centenas de títulos de blogger.com adicione 07/12/ · Martin Schmal fApresentacao: O primeiro livro foi escrito no inicio de, quando nao existiam muitos livros textos sobre cinetica e reatores. Com base nos cursos de cinética e Mas a maioria do texto foi escrito visando o ensino de cintica e reatores para a graduao obrigatria. Agradeo particularmente aos alunos Wagner Silva e Fabio Tomiolo pela reviso do ... read more
Quando há limitações difusionais, a conversao aumenta com a sucessiva diminuição de dP, até atingir um valor constante, conforme mostra a figura 3. Um exemplo desse caso � mostrado na figura semelhante a 3. A short summary of this paper. SCHMAL 1 59 CAPITULO 3: CIN�TICA DE REA��ES M. Pela dissocia��o da mol�cula s�o ocupados dois s�tios superficiais simultaneamente. Quando este ponto de interseção situa-se acima do eixo, conforme Figura 3. Com estes dados calcule as constantes e comente os resultados.
Portanto, partindo da expressão 3. Rio de Janeiro: LT Pela lei da proporcionalidade, tem-se sempre a rela��o: Pode ser representada por uma rea��o em s�rie do tipo: Crotonoalde�do i Butanol As taxas correspondentes encontram-se na equa��o 3. Formam-se complexos intermedi�rios, cinetica e reatores schmal pdf download, que por sua vez possuem energias de barreira menores, possibilitando assim a sua f�cil transforma��o em produtos. SCHMAL E3.
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