P2-Modelagem e Simulação de Processos-EI10-25/06/2008-Prof. Félix
Alunos/Matriculas:
φ
= média aritmética entre os dois últimos algarismos dos números de matrícula.
O craqueamento da acetona, em fase vapor, representado pela seguinte reação
endotérmica: CH
3
COCH
3
CH
2
CO + CH
4
é realizado em um reator tubular
encamisado. Acetona pura entra no reator a uma temperatura T
o
=1000+
φ
[K] e pressão
P
o
=100+
φ
[kPa], e a temperatura do gás externo no trocador de calor (na camisa do
reator) é constante e igual a T
a
= 1100 +
φ
[K]. Outros dados são apresentados a seguir:
Fluxo volumétrico: v
o
= 0,002 [m³/s]
Concentração de acetona na entrada:
o
o
o
A
RT
P
C=
[mol/m³], R=8,314 [Pa m
3
/ (mol K)]
Fluxo molar de acetona na entrada:
0
vCF
o
A
o
A
=
[mol/s]
Volume do reator: V
R
= 10
-3
[m³]
Coeficiente global de transferência de calor: U = 110 [W/(m²K)]
Área de transferência de calor: a = 150 [m² / m³ do reator]
Constante cinética de reação:
−= TT
k
o
11
34222exp58,3 [s
-1
]
Calor de reação:
(
)
(
)
(
)
336223
2981027,12981075,52988,680770 −⋅−−⋅−−+=
−−
TTTH
R
∆
[J/mol]
Capacidade calorífica da acetona:
26
1086,451830,063,26 TTC
A
p
−
⋅−+= [ J/(molK)]
Capacidade calorífica do ceteno:
26
1095,300945,004,20 TTC
B
p
−
⋅−+= [ J/(molK)]
Capacidade calorífica do metano:
26
1071,180770,039,13 TTC
C
p
−
⋅−+= [ J/(molK)]
Balanço material:
o
A
A
F
r
dV
dX −
=
Balanço de energia:
(
)
( )
p
A
p
o
A
RA
CXCF
HrTTaUa
dV
dT
∆
∆
+
+−
=
onde
X
é a conversão da acetona,
V
é o volume do reator [m³],
T
é a temperatura do
reator [K],
A
p
C
p
B
pp
CCCC −+=
∆
. A velocidade de reação é dada por:
T
T
X
X
kCr
o
o
AA
+
−
−= 1
1
Apresente a conversão da acetona em função da extensão (volume) do reator e discuta o
comportamento do gráfico obtido.
