A desidrogenação do propano a propiileno é dada por:
A conversão de propano a propileno baseando-se na alimentação do reator, é de 40%.
A taxa de escoamento do produto é de
. Calcule:
b. As vazões molares das correntes F1, F3, F4 e F6.
A conversão de propano a propileno baseando-se na alimentação do reator, é de 40%.
A taxa de escoamento do produto é de
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):
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:
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:
Portanto:
- F4 (C₃H₆) = 0,4 × F1
- F6 (H₂) = 0,4 × F1
Passo 5
O propano não reagido que sai do reator é:
Passo 6
A taxa de escoamento total do produto é a soma de todas as correntes que saem do reator:
Substituindo as expressões:
Passo 7
Agora, resolvemos para encontrar F1:
Passo 8
Com F1 conhecida, calculamos as outras vazões:
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