Deseja-se produzir uma mistura de
(dicloro etano) e
(monocloro etileno) com uma composição de 50% molar. Para isso, uma corrente de dicloro etano é alimentada a um reator que opera a reação de decomposição:
Acompanhada da reação secundária de formação de etileno:
Na descarga do reator, o dicloro etano e o monocloro etileno são condensados por resfriamento e separados da fase gás. Um by-pass é usado para regular a concentração da corrente líquida. Sabendo-se que a conversão do dicloro etano é de 80% com seletividade de
, desenvolver o balanço na unidade para 100 kgmol de dicloro alimentado. (Resp.: bypass:
; fase gás:
; fase líquida:
)
Passo 1
O enunciado pede um balanço de matéria para produzir uma mistura líquida com
% molar de
(dicloroetano) e
% de
(monocloroetileno). Temos uma alimentação de
kgmol/h de dicloroetano num reator com conversão de
% e seletividade de
% para monocloroetileno; a reação secundária forma etileno. Após o reator faz-se condensação dos compostos pesados (dicloroetano e monocloroetileno) e separação da fase gás; um by-pass de dicloroetano puro é misturado à fase líquida para acertar a composição final.
Passo 2
Balanço no reator:
– Conversão de :
– Conversão de
– Seletividade para a reação principal (
):
– Resto vai para etileno:
– Unconverte de dicloroetano:
– Formação de
(
mol por mol de monocloro):
– Formação de átomos de cloro pela reação secundária (
mol de Cl por etileno):
Passo 3
Separação por condensação:
– Fase líquida (dicloroetano monocloroetileno):
– Fase líquida (dicloroetano
– Fase gás (
):
Passo 4
By-pass de dicloroetano puro para ajustar a mistura líquida a
% molar de cada componente. Seja
o fluxo de by-pass (todo em dicloroetano). Após mistura com os
kgmol/h do reator, temos:
– monocloroetileno: kgmol/h
– dicloroetano: kgmol/h
Queremos
– monocloroetileno:
– dicloroetano:
Queremos
Resolvendo:
Resposta
By-pass:
kgmol/h
Fase gás: kgmol/h
Fase líquida (do reator): kgmol/h
Fase gás:
Fase líquida (do reator):