Ciclohexano
pode ser produzido pela reação entre benzeno
e hidrogênio
, segundo a reação:
A alimentação nova (fresca) contendo 100 mol de benzeno (base de cálculo) e
de excesso de
(nessa corrente), junta-se à corrente de reciclo, a qual apresenta
de
e
de
, produzindo uma corrente de alimentação do reator com a concentração de
e
de
. A conversão global do benzeno é de
. A mistura que sai do reator passa por um separador, gerando uma corrente de produto (contendo benzeno, hidrogênio e ciclohexano) e a corrente de reciclo. Todas as porcentagens encontram-se em base molar.
Determine:
a) Conversão por passe ou conversão do reator;
b) A composição da corrente na saída do reator (Pr), da corrente do produto do separador § e da corrente fresca (An);
c) A quantidade da corrente fresca (An), da corrente do reciclo (Rc), da corrente que entra no reator (At), da corrente que sai do reator (Pr) e da corrente do produto do separador §.
A alimentação nova (fresca) contendo 100 mol de benzeno (base de cálculo) e
Determine:
a) Conversão por passe ou conversão do reator;
b) A composição da corrente na saída do reator (Pr), da corrente do produto do separador § e da corrente fresca (An);
c) A quantidade da corrente fresca (An), da corrente do reciclo (Rc), da corrente que entra no reator (At), da corrente que sai do reator (Pr) e da corrente do produto do separador §.
Passo 1
Resumindo o enunciado, temos a reação
e três correntes: a entrada fresca (An), a de reciclo (Rc) e a alimentação total do reator (At). A entrada fresca traz
mol de benzeno e
de excesso de
em relação ao estequiométrico. A corrente de reciclo tem
de benzeno e
de
. Sabemos que a alimentação do reator (soma de An e Rc) deve ser
benzeno e
. A conversão global do benzeno (base fresca) é
. Vamos achar:
- a) conversão por passe (conversão do reator);
- b) composições molares de An, da saída do reator (Pr) e do produto do separador §;
- c) vazões molares de An, Rc, At, Pr e P.
Passo 2
Calcular composição e vazão da entrada fresca An.
Estequiometricamente, para mol de
precisamos de
mol de
. Com
de excesso, a corrente fresca leva
Estequiometricamente, para
Logo, An total
mol, com frações molares
Passo 3
Determinar a vazão de reciclo Rc usando a exigência de composição de alimentação do reator (At):
Resolvendo,
Passo 4
Calcular At e as vazões molares de cada reagente na entrada do reator:
Passo 5
Determinar a conversão por passe (conversão do reator).
A conversão global de benzeno é sobre os
mol frescos, ou seja, reagem
mol de
. Como entraram
mol no reator,
A conversão global de benzeno é
Passo 6
Calcular a saída do reator (Pr), reagentes não consumidos e produto formado.
Reage mol de benzeno e
mol de
, gerando
mol de
. Então
Reage
totalizando
mol. Frações molares em Pr:
Passo 7
Separador: recicla
mol com
de benzeno e
de
, e o resto vai para o produto final P.
No separador sai de Pr:
No separador sai de Pr:
Logo, P tem vazão
com composições
frações molares em P:
Resposta
a) Conversão por passe no reator:
.
b) Composições molares:
An: ,
.
Pr: ,
,
.
P: ,
,
.
An:
Pr:
P:
c) Vazões molares:
An mol; Rc
mol; At
mol; Pr
mol; P
mol.
An