A acrilonitrila é produzida na reação de propileno, amônia e oxigênio da seguinte forma:
A alimentação contém 10,0% de propileno, 12,0% de amônia e 78,0% de ar (
e
), em base molar. Uma conversão fracionada de
do reagente limitante é alcançada nesta reação. Tomando como base 100 mol de alimentação, determine:
(a) o reagente limitante.
(b) a porcentagem pela qual cada um dos outros reagentes está em excesso.
(c) as quantidades molares de todos os constituintes do produto gasoso considerando
de conversão do reagente limitante.
(a) o reagente limitante.
(b) a porcentagem pela qual cada um dos outros reagentes está em excesso.
(c) as quantidades molares de todos os constituintes do produto gasoso considerando
Passo 1
O enunciado apresenta a reação de síntese de acrilonitrila
e uma alimentação de 100 mol contendo 10 mol de
, 12 mol de
e 78 mol de ar (21 %
e 79 %
em base molar). Pede-se:
(a) identificar o reagente limitante;
(b) calcular a porcentagem de excesso dos demais reagentes;
(c) determinar as quantidades molares de todos os componentes no produto gasoso para 30 % de conversão do limitante.
(a) identificar o reagente limitante;
(b) calcular a porcentagem de excesso dos demais reagentes;
(c) determinar as quantidades molares de todos os componentes no produto gasoso para 30 % de conversão do limitante.
Passo 2
Calculemos as moles de oxigênio e nitrogênio vindas do ar:
Assim a alimentação (100 mol) é:
Passo 3
Para cada reagente, o número máximo de “reações” possíveis é
O menor valor de
é 10, correspondente ao
. Portanto, o reagente limitante é o propileno
.
Passo 4
O reagente
em excesso: a quantidade estequiométrica para 10 reações seria 10 mol, mas há 12 mol na alimentação. A porcentagem de excesso é
O reagente
em excesso: o necessário para 10 reações é
mol, mas há 16,38 mol na alimentação. A porcentagem de excesso é
Passo 5
Com 30 % de conversão do limitante, o avanço real é
Dessa forma reagem e se formam:
Os moles finais no produto gasoso são:
Resposta
(a) O reagente limitante é o propileno
.
(b) está em excesso em 20 % e
em 9,2 %.
(c) No gás de saída (30 % de conversão) temos: mol,
mol,
mol,
mol,
mol,
mol.
(b)
(c) No gás de saída (30 % de conversão) temos: