Exercício 3: Uma substância A em solução aquosa passa por uma reação de isomerização, formando uma molécula
de mesma massa molecular. A conversão no reator é baixa, apenas
das moléculas de A na corrente (1) se transformam em B (
), mas um separador recupera
do A da corrente (2) e o recicla para o processo, misturando com a alimentação fresca. Calcule a conversão global do processo (que porcentagem das moléculas de A em (0) terão reagido ao chegar na corrente (4)).
Balanço molar com reação:
, onde
se
é reagente e
se
é produto.
Gabriel (Princípios de Processos Químicos)
Aula 2.5
Balanço molar com reação:
Gabriel (Princípios de Processos Químicos)
Aula 2.5
Passo 1
O enunciado trata de um esquema com reação e reciclo. Temos uma alimentação fresca de A na corrente (
) com fluxo molar
. No reator (corrente
) convertem-se
das moléculas de A em B, ou seja
Depois, no separador, recupera-se
do A não reagido da corrente (
) e recicla-se à alimentação fresca, formando a corrente (
). A corrente (
) é o produto (contendo todo o B formado) mais o
de A não recuperado. Queremos a conversão global: fração de A fresca que chega como B na corrente (
).
Passo 2
Definimos:
fluxo de A na alimentação fresca (corrente
),
fluxo de A reciclado (corrente
),
fluxo de A que entra no reator
.
Passo 3
No reator,
de
reage formando B e
sobra como A não reagido. Logo, na corrente (
) temos:
Passo 4
No separador recicla-se
de
. Assim,
Mas
.
Passo 5
Substituindo em
obtemos
Passo 6
O fluxo de A que entra no reator é
Como
desse fluxo reage, a produção de B (que sai na corrente
) é
A conversão global é a fração de A fresca que vira B:
Resposta
A conversão global do processo é aproximadamente
.