(Felder, p. 193, q. 96) Um óleo combustível é analisado, contendo 85,0 % em massa de carbono, 12,0 % de hidrogênio elementar (H), 1,7 % de enxofre e o resto são materiais não combustíveis. O
óleo é queimado com 20,0% de excesso de ar, baseado na combustão completa do carbono a CO2, do hidrogênio a H2 O e do enxofre a SO2. O óleo queima completamente, mas 8 % do carbono formam CO. Calcule a composição molar do gás de chaminé. R: CO2=10,7 % ; CO=0,92 % ; SO2 =0,087 % ; H2 O=9,8 % ; O2=3,8 % e N2=74,8 %.

Passo 1

O enunciado dá a análise em massa de um óleo combustível: 85,0% de C, 12,0% de H, 1,7% de S e 1,3% de materiais não combustíveis (cinzas). Queimamos esse óleo com 20,0% de excesso de ar, considerando combustão completa de C a CO2, H a H2O e S a SO2, mas sabendo que 8% do C forma CO. O objetivo é achar a composição molar do gás de chaminé.

Passo 2

Adotamos base de 100 g de óleo, o que corresponde a 85,0 g de C, 12,0 g de H, 1,7 g de S e 1,3 g de cinzas. Convertendo em mols ( MC=12, MH=1, MS=32):
nC = 85,012 = 7,083 mol, nH = 12,01 = 12,0 mol, nS = 1,732 = 0,0531 mol

Passo 3

Para combustão estequiométrica sem CO usamos as reações
C + O 2 toCO 2,
H 2 + tfrac12O 2 toH 2O,
S + O 2 toSO 2.
Como nH2=nH/2=6,000 mol, o O 2 requerido é
nO2,est = nC + tfrac12,nH2 + nS =7,083 + tfrac12cdot6,000 + 0,0531 = 10,136 mol
O ar teórico traz também
nN2,est = 3,76times nO2,est =3,76times10,136 = 38,108 mol

Passo 4

Com 20,0% de excesso de ar, a alimentação é
nO2,feed = 1,20times10,136 = 12,163 mol, nN2,feed = 3,76times12,163 = 45,776 mol

Passo 5

Do carbono, 92% vira CO 2 e 8% vira CO:
nCO2 = 0,92times7,083 = 6,5156 mol, nCO = 0,08times7,083 = 0,5667 mol
O enxofre vai todo para SO 2 e o hidrogênio para H 2O:
nSO2 = nS = 0,0531 mol, nH2O = nH2 = 6,000 mol

Passo 6

O consumo de O 2 por produto é
nO2,cons = nCO2 + tfrac12,nCO + tfrac12,nH2O + nSO2 =6,5156 + 0,2834 + 3,000 + 0,0531 = 9,8521 mol
Logo sobra
nO2,excesso = nO2,feed - nO2,cons =12,163 - 9,8521 = 2,3109 mol

Passo 7

Os mols nos produtos do gás de chaminé são, somando também o N 2 do ar:
nCO2=6,5156,;nCO=0,5667,;nH2O=6,000,; nSO2=0,0531,;nO2=2,3109,;nN2=45,776

Passo 8

O total de mols é
ntot = 6,5156 + 0,5667 + 6,000 + 0,0531 + 2,3109 + 45,776 = 61,223
As porcentagens molares ficam
yCO2 = 6,515661,223times100 =10,7%, yCO = 0,92%, ySO2= 0,087%, yH2O= 9,8%, yO2 = 3,8%, yN2 =74,8%

Resposta

CO 2 =10,7 %; CO =0,92 %; SO 2 =0,087 %; H 2O =9,8 %; O 2 =3,8 %; N 2 =74,8 %.

Exercícios relacionados