A desidrogenação do propano a propiileno é dada por: C3 H8 C3 H6+H2
A conversão de propano a propileno baseando-se na alimentação do reator, é de 40%.
A taxa de escoamento do produto é de 50 kmol / h. Calcule:
b. As vazões molares das correntes F1, F3, F4 e F6.

Passo 1

Primeiro, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos a reação de desidrogenação do propano (C₃H₈) para produzir propileno (C₃H₆) e hidrogênio (H₂):
C3H8 C3H6 + H2
A conversão do propano é de 40%, e a taxa de escoamento total do produto é de 50 kmol/h. Precisamos encontrar as vazões molares das correntes F1, F3, F4 e F6.
Para resolver isso, vamos usar o balanceamento de massa nas correntes do reator químico e aplicar conceitos de molares. Não se preocupe se esses termos parecem complicados; vou explicar cada passo!

Passo 2

Vamos definir o que cada corrente representa:
  • F1: Vazão molar do propano que entra no reator.
  • F3: Vazão molar do propano não reagido que sai do reator.
  • F4: Vazão molar do propileno formado.
  • F6: Vazão molar do hidrogênio formado.

Passo 3

Sabemos que a conversão (X) é de 40%, ou seja, 40% do propano que entra no reator reage. Matemáticamente:
Conversão (X) = Quantidade reagidaQuantidade inicial times 100% ã
Como X = 40%, a quantidade reagida é 0,4 vezes F1.

Passo 4

A partir da reação balanceada, vemos que para cada 1 mol de C₃H₈ que reage, formam-se 1 mol de C₃H₆ e 1 mol de H₂. Então:
Fórmulas: ó
C3H8 C3H6 + H2
Portanto:
  • F4 (C₃H₆) = 0,4 × F1
  • F6 (H₂) = 0,4 × F1

Passo 5

O propano não reagido que sai do reator é:
F3 = F1 - Quantidade reagida = F1 - 0,4 times F1 = 0,6 times F1

Passo 6

A taxa de escoamento total do produto é a soma de todas as correntes que saem do reator:
F3 + F4 + F6 = 50 , kmol/h
Substituindo as expressões:
0,6 times F1 + 0,4 times F1 + 0,4 times F1 = 50
1,4 times F1 = 50

Passo 7

Agora, resolvemos para encontrar F1:
F1 = 501,4 approx 35,714 , kmol/h

Passo 8

Com F1 conhecida, calculamos as outras vazões:
F3 = 0,6 times 35,714 approx 21,429 , kmol/h
F4 = 0,4 times 35,714 approx 14,286 , kmol/h
F6 = 0,4 times 35,714 approx 14,286 , kmol/h

Resposta

As vazões molares são:
  • F1 ≈ 35,714 kmol/h
  • F3 ≈ 21,429 kmol/h
  • F4 ≈ 14,286 kmol/h
  • F6 ≈ 14,286 kmol/h

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