Questões de Engenharia Química da Núcleo de Computação Eletrônica UFRJ (NCE)

Hidrogênio reage com oxigênio na presença de um catalisador, para formar vapor dágua à temperatura de 250°C e 1,5 atm. Sabendo-se que a fração molar de hidrogênio na fase volumar é de 0,4 e de oxigênio 0,5, os perfis de concentração do hidrogênio, do oxigênio e do vapor dágua, na película gasosa, são respectivamente:

• A. convexo, côncavo e convexo;
• B. linear, convexo e côncavo;
• C. côncavo, convexo e côncavo;
• D. côncavo, côncavo e convexo;
• E. linear, côncavo e convexo.

Em um processo contínuo de cloração de 100 gmols/min de metano, foi obtida uma corrente de produto com as seguintes vazões dos compostos clorados:

Admitindo o reciclo completo do metano e cloro não reagidos aos reatores, as vazões de cloro consumido e de ácido clorídrico produzido no processo, em gmols/min, são respectivamente iguais a:

• A. 100 e 100;
• B. 100 e 150;
• C. 150 e 100;
• D. 150 e 150;
• E. 185 e 185.

A seguinte seqüência de reações ocorre no processo Solvay para a produção de carbonato de sódio a partir de

carbonato de cálcio e cloreto de sódio:

Adotando-se a convenção de coeficientes estequiométricos negativos para os reagentes e positivos para os produtos, um conjunto de coeficientes estequiométricos de , , e para a reação global do processo corretamente balanceada, com coeficiente estequiométrico nulo para todas as demais espécies, é:

• A. -1, 1, -1, 1
• B. -1, -2, 1, 1
• C. -1, 1, -2, 1
• D. -1, -1, 2, 1
• E. 1, -1, 1, -1

Durante o tratamento de águas industriais para utilização em caldeiras, deve-se remover:

• A. os fosfatos solúveis, através de precipitação com cloretos;
• B. o oxigênio dissolvido, através da reação com silicatos alcalinos;
• C. a sílica, mediante a adição de calcário dolomítico no abrandador;
• D. o excesso de cloro dissolvido, mediante a adição de água de cal;
• E. os sais de sódio, através de tratamento com ultrafiltração.

O processo de produção de ácido nítrico (55-60%) está representado pelo fluxograma simplificado a seguir. O processo envolve a oxidação de amônia em fase vapor com ar, em presença de catalisador de platina e ródio a 920 ºC. Os óxidos de nitrogênio formados são absorvidos em água, formando ácido nítrico em solução. As reações principais encontram-se relacionadas abaixo:

Baseado nos dados fornecidos, assinale a alternativa correta:

• A. A relação amônia/ar na entrada do reator R-1 deve ser maior do que 3 para neutralizar o excesso de ácido nítrico no reator.
• B. Os reatores R-1 e R-2 devem operar em paralelo, de forma a aumentar a produtividade da unidade e diminuir o tempo de contato entre os gases.
• C. A serpentina SR-1 tem como função reaquecer a mistura gasosa de saída do reator para aumentar a solubilidade do gás na água e a velocidade da reação de hidratação.
• D. A corrente de retorno do absorvedor (S-107) contém óxidos de nitrogênio que deverão ser reciclados ao reator para completar a oxidação.
• E. A corrente de saída do trocador de calor TC-1 (S-105) é rica em amônia não-reagida, que será eliminada pelo topo da absorvedora.

Um controlador PID é usado para controlar a temperatura de um reator batelada encamisado, ajustando a vazão de refrigerante para a camisa. O controlador de temperatura foi sintonizado para prover controle satisfatório nas condições de operação nominais. Dentre os casos independentes de mudanças de instrumentação a seguir, aquele que NÃO demanda o reajuste do controlador é:

• A. o "span" (ou faixa) do transmissor de temperatura é reduzido de 30 para 15 oC;
• B. o zero do transmissor de temperatura é aumentado de 50 para 60 oC;
• C. o ganho do transmissor é duplicado;
• D. a válvula de controle é mudada de linear para igual percentagem;
• E. a temperatura do refrigerante que deixa a camisa é usada como variável controlada em vez da temperatura no reator.

Sejam os exemplos de controle de processos apresentados na tabela abaixo:

 Caso se procure conciliar simplicidade (em termos do número de parâmetros de ajuste do controlador), desempenho e estabilidade em malha fechada, o controlador mais adequado para cada caso será:

• A. i. P; ii. P; iii. PID; iv. PI.
• B. i. P; ii. PD; iii. PID; iv. PID.
• C. i. PI; ii. PD; iii. P; iv. P.
• D. i. P; ii. P; iii. PI; iv. P.
• E. i. P; ii. PID; iii. PID; iv. PID.

Na aplicação do método do ganho limite, um processo em malha fechada sob controle automático P foi submetido a três experimentos, em que um pequeno degrau era aplicado no seu valor de referência, para ganhos adimensionais do controlador, Kc, dados por 6; 10 e 12, respectivamente. As curvas de resposta foram registradas e são apresentadas no gráfico a seguir. Verifica-se que para Kc = 6, a amplitude de oscilação diminui com o tempo; para Kc = 10, essa amplitude fica constante e para Kc = 12, aumenta.

 Com base nos resultados dos experimentos, um controlador P ajustado por Ziegler- Nichols para este processo deverá terá um ganho adimensional de:

• A. 3;
• B. 5;
• C. 6;
• D. 10;
• E. 12;

Considere o reator de mistura perfeita com camisa de refrigeração mostrado abaixo, no qual há duas malhas de controle (os dispositivos de medida não são mostrados para simplificar a figura):

- MALHA 1: a temperatura T é controlada pelo controlador de temperatura TC, que manipula a vazão de refrigerante para a camisa;

 - MALHA 2: a concentração do reagente A no reator CA é controlada pelo controlador de composição CC, que manipula a vazão de alimentação F para o reator.

 Se a temperatura Ti e a concentração na alimentação CAi estão sujeitas a alterações, pode-se afirmar que:

• A. as malhas 1 e 2 não apresentam interação;
• B. a malha 1 afeta a malha 2, mas não vice-versa;
• C. a malha 2 afeta a malha 1, mas não vice-versa;
• D. as malhas 1 e 2 afetam uma a outra, mas apenas para distúrbios em Ti;
• E. as malhas 1 e 2 afetam uma a outra, tanto para distúrbios em Ti como em CAi.

Uma amostra de catalisador foi analisada com peneiras padronizadas e obteve-se o seguinte resultado: 40-60 m, 20 g; 60-80 m, 100 g; 80-100 m, 40g. O diâmetro médio de partícula área-volume, também conhecido como diâmetro médio de Sauter, da amostra é aproximadamente:

• A. 70 m
• B. 72 m
• C. 74 m
• D. 76 m
• E. 78 m