A alimentação de um reator de síntese de amônia contém
molar de nitrogênio, sendo o resto de hidrogênio. A vazão da alimentação é de
. Calcule a vazão de nitrogênio em
.
Passo 1
Beleza, a questão diz o seguinte: a alimentação de um reator de amônia tem 25 % em mol de N₂ e o resto é H₂, e essa alimentação pesa 3000 kg por hora. A parada é: “qual a vazão de nitrogênio (em kg/h) nessa alimentação?”.
Conteúdo que vamos usar: fração molar, peso molecular e conversão de fração molar em fração mássica.
Conteúdo que vamos usar: fração molar, peso molecular e conversão de fração molar em fração mássica.
Passo 2
O que é fração molar? É a parte do total de mols que corresponde a cada componente. Aqui temos
Mas a massa total é dada (3000 kg/h), então a gente precisa converter isso em massa de N₂. Para isso a gente vai usar fração mássica.
Passo 3
Primeiro, vamos lembrar o peso molecular (M) de cada um:
- N₂:
- H₂:
A média de massa molecular da mistura é
Passo 4
Agora a fração mássica de N₂ (que chama
) é dada por
Isso significa que 82,27 % da massa total é nitrogênio.
Passo 5
Por fim, a vazão mássica de nitrogênio é simplesmente a fração mássica vezes a vazão total:
Resposta
A vazão de nitrogênio é aproximadamente
.