Reatores Químicos e Bioquímicos

Prova do módulo de Reatores Químicos e Bioquímicos 17 de dezembro de 2015

Nome: Eloísa Cristina de Sousa Leme – 76574- Engenharia Ambiental

1. O que diferencia reatores homogêneos de reatores heterogêneos?

Reatores homogêneos: os reagentes e produtos apresentam apenas uma fase (líquida ou gasosa). Já os Reatores heterogêneos: apresentam pelo menos duas fases (gasoso-líquido, gasoso-sólido, gasoso-líquido-sólido).

Homogêneos: Na presença de um catalisador, as reações são geralmente entre líquidos e são aplicadas a sistemas coloidais e reações microbianas e enzimáticas. Enquanto na ausência de catalizador, a maioria das reações é gasosa, rápidas e geralmente são combustão de gases. Já nos heterogêneos: Na presença de um catalisador, ocorrem reações como a síntese da amônia e o craqueamento de óleo cru. Enquanto na ausência de catalizador ocorrem reações como queima do carvão e a redução do minério de ferro.

1. Descreva os tipos de reatores ideais e quais as vantagens, desvantagens e aplicações de cada um.

Reatores Ideais são reatores batelada e tanques agitados, onde ocorre a mistura completa do sistema reacional, com homogeneização das variáveis do sistema. E também reatores tubulares considera-se escoamento pistonado no qual não se observam alterações das variáveis do sistema na direção axial.

Vantagens batelada: custo baixo, podem ser utilizados em pequena escala, serve para sistemas homogêneos, trabalham em qualquer temperatura ou pressão é um equipamento simples. Desvantagens: demora muito tempo e material, necessita de mão de obra.

Vantagens tubulares: são utilizados para larga escala, utiliza sistemas homogêneos e heterogêneos, trabalha a qualquer temperatura ou pressão. Desvantagens: Alto custo, é preciso ter controle da equipamento necessitando de mão de obra especializada e não é possível prever problemas.

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1. Fale o que puder sobre tipos de reação e taxa de reação.

As reações são classificadas em:

	Não catalítico	Catalítico
Homogêneo	A maioria das reações acontece em fase gasosa.	A maioria das reações acontece na fase líquida.
	As reações são tão rápidas como a queima de uma chama.
Heterogêneo	Queima do carvão.	Síntese da amônia.
	Calcinação de minérios.	Oxidação da amônia para a produção de ácido nítrico.
	Corrosão dos sólidos causada por ácidos.	Craqueamento do petróleo bruto.
	Absorção do gás-líquido com reação.	Oxidação do SO2 para SO3.
	Redução do minério de ferro para ferro e aço.

As variáveis que influem nas reações são: a temperatura, a pressão, a composição e as fases.

As taxas de reação são baseadas na unidade de volume do fluído reagente:

[pic 1]

Baseadas na unidade de massa do sólido no sistema fluído-sólido:

[pic 2]

Baseadas na unidade de superfície interfacial em dois sistemas fluídos ou com base na superfície do sólido no sistema gás-sólido:

[pic 3]

Baseadas na unidade de volume do sólido no sistema gás-sólido:

[pic 4]

Baseadas na unidade de volume do reator e, se for diferente, as taxas são baseadas na unidade de volume do fluído:

[pic 5]

[pic 6]

As taxas de reação são dadas:

(volume do fluido) ri = (massa do sólido) ri’ = (superfície do sólido) ri” = (volume do sólido) ri’’’ = (volume do reator) ri’’’’ ou:

[pic 7]

As Taxas de Reação podem ser classificadas em:

* Reação elementar: quando há uma relação direta entre a taxa de reação e a equação estequiométrica (A + B R)

[pic 8]

* Reação não elementar: quando a relação entre taxa da reação e a equação estequiométrica deixa de ser direta

[pic 9]

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1. Quatro pontos básicos são importantes em qualquer processo fermentativo: o micro-organismo, o meio de cultura, a forma de condução do processo fermentativo e as etapas de recuperação. Com base nestes 4 pontos, responda:

1. Considerando o micro-organismo, quais fatores químicos são importantes para o crescimento microbiano? Desenhe e comente cada fase da curva de crescimento típica de um micro-organismo.

Temperatura, pressão, pH, potencial redox, força iônica e pressão osmótica.

[pic 10] 

A – Fase lag, onde as células estão se adaptando ao novo        meio (produção        de enzimas, proteínas, estruturas, etc, necessárias ao crescimento). Crescimento        muito        pequeno ou nulo.

B – Fase exponencial, onde as células        adaptadas crescem        a velocidade máxima na condição de cultivo.

C – Fase        estacionária,        onde        a concentração de substrato cai        abaixo         de um valor crítico necessário ao crescimento, ou devido ao acúmulo de metabólitos inibidores.

D – Fase de declínio, onde a velocidade de morte celular é        maior        que a        de crescimento.

b) Para obtenção de um produto em escala industrial, qual meio de cultivo você utilizaria? Por quê?