A análise elementar do carvão em porcentagem mássica é
de
de
de
e o balanço de cinzas. O carvão é queimado com
de excesso de ar, sendo que o carvão é alimentado a uma taxa de
. Sabe-se que
do C presente no carvão não é queimado. O carbono queimado forma
e CO , o enxofre forma
e o hidrogênio é oxidado a água. A seletividade
para CO é de
. Determine:
a) As vazões molares de
, para CO e de jolar da corrente de gases que saem da chario seca e úmida.
b) Você usaria excesso de ar na combustão? Justifique.
a) As vazões molares de
b) Você usaria excesso de ar na combustão? Justifique.
Passo 1
O enunciado dá a análise mássica do carvão (4000 kg/h) com 84 % de C, 12 % de H, 2 % de S e 2 % de cinzas, queimado com 15 % de excesso de ar. Sabe-se que 5 % do C não queima; o C queimado vai para C
e CO em razão de 13:1, o S forma S
e o H forma
O. Vamos fazer balanços estequiométricos e de massa para obter as vazões molares dos gases (secos e úmidos).
Passo 2
Calcular a quantidade de cada elemento na alimentação e converter em mol/h:
Do C total (
kmol/h), 5 % não queima:
.
Logo, C queimado:
Deste, C :CO
:
soma de 14 partes corresponde a 266 kmol/h, cada parte
kmol/h.
Logo, C queimado:
Deste, C
O enxofre forma S
:
O hidrogênio forma água: cada 2 H
O, logo
Passo 3
Calcular
teórico para cada reação:
Total teórico:
Com 15 % de excesso:
O nitrogênio do ar (razão molar
/
) é
Oxigênio remanescente:
Passo 4
Montar a corrente de gases secos (excluindo
O):
Com a água de combustão (
kmol/h) obtemos o gás úmido:
Passo 5
Para o item (b), o excesso de ar é usado para garantir a completa oxidação do combustível e manter o CO numa proporção controlada; sem excesso teria muito CO e emissões maiores de compostos indesejáveis. A desvantagem é perda de calor sensível no
excedente, mas normalmente aceita-se 5–20 % de excesso como compromisso entre combustão completa e eficiência térmica.
Resposta
a)
Gás seco total:
Gás úmido total: b)
Sim. Deve-se usar excesso de ar para assegurar combustão completa, reduzindo CO e SOₓ não oxidado, embora isso implique maior calor perdido no aquecimento do excedente.
Gás seco total:
Gás úmido total:
Sim. Deve-se usar excesso de ar para assegurar combustão completa, reduzindo CO e SOₓ não oxidado, embora isso implique maior calor perdido no aquecimento do