Considere a reação de combustão do etano:
l C2 H6+O2 CO2+H2 O C2 H6+O2 CO+H2 O
No reator são alimentados 100 mol / h de etano e 5000 mol / h de ar. A conversão do etano (C2 H6) é 99 %. Do etano queimado, 35 % reagem para formar CO e o resto forma CO2.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos uma reação de combustão do etano ( ) que acontece em um reator. A gente está alimentando o reator com 100 mol/h de etano e 5000 mol/h de ar. A conversão do etano é de 99%, e, desses etanos queimados, 35% formam CO e o restante forma . Nosso objetivo aqui é entender como calcular a quantidade de produtos formados nessa reação. Para isso, vamos precisar da teoria sobre balanços de massa e estequiometria das reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos olhar as equações químicas envolvidas na combustão do etano. Temos duas possíveis reações:
C2H6 + O2 CO2 + H2O
C2H6 + O2 CO + H2O
Como a combustão completa forma e a incompleta pode formar CO, vamos considerar ambas.

Passo 3

Vamos calcular a quantidade de etano que realmente reage no reator. A conversão é de 99%, então:
Etano consumido = 100 , mol/h times 0,99 = 99 , mol/h
Isso significa que 1 mol/h de etano não reage e sai não consumido.

Passo 4

Agora, vamos ver como esses 99 mol/h de etano reagido se dividem entre a formação de CO e Etano formando CO = 99 , mol/h times 0,35 = 34,65 , mol/h . Sabemos que 35% formam CO:
Etano formando CO2 = 99 , mol/h - 34,65 , mol/h = 64,35 , mol/h
E o restante forma :

Passo 5

Vamos agora balancear as duas reações para entender o consumo de C2H6 + 72O2 2CO2 + 3H2O e a formação de C2H6 + 52O2 2CO + 3H2O .
Para a formação de :
Para a formação de CO:

Passo 6

Vamos calcular o consumo de O2 consumido = 64,35 , mol/h times 72 div 2 = 64,35 times 1,75 = 112,61 , mol/h para cada tipo de combustão.
Para O2 consumido = 34,65 , mol/h times 52 div 2 = 34,65 times 1,25 = 43,31 , mol/h :
112,61 + 43,31 = 155,92 , mol/h
Para CO:
Total de consumido:

Passo 7

Sabemos que o ar é composto por aproximadamente 21% de Ar necessário = 155,92 , mol/h0,21 approx 742,48 , mol/h . Logo, para fornecer 155,92 mol/h de , a quantidade de ar necessária é:
á
Mas como estamos alimentando o reator com 5000 mol/h de ar, isso significa que temos excesso de ar, o que garante uma combustão completa.

Passo 8

Vamos agora calcular os produtos formados, incluindo o excesso de ar.
De CO2: 64,35 , mol/h 64,35 times 3 = 193,05 , mol/h formada:
De CO: 34,65 , mol/h 34,65 times 3 = 103,95 , mol/h
193,05 + 103,95 = 297 , mol/h
Total 64,35 , mol/h :
34,65 , mol/h
formada:
formada:

Passo 9

Vamos verificar o excesso de ar. Já consumimos 155,92 mol/h de O2 fornecido = 5000 times 0,21 = 1050 , mol/h , e o ar fornecido é 5000 mol/h, com 21% de 1050 - 155,92 = 894,08 , mol/h de O2 :
Excesso de :

Passo 10

Finalmente, vamos listar todos os produtos e reagentes que saem do reator:
  • : 64,35 mol/h
  • : 34,65 mol/h
  • : 297 mol/h
  • excedente: 894,08 mol/h
  • Etano não reagido: 1 mol/h

Resposta

No reator, os produtos e reagentes que saem são:
  • : 64,35 mol/h
  • : 34,65 mol/h
  • : 297 mol/h
  • excedente: 894,08 mol/h
  • Etano não reagido: 1 mol/h

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