Galena (PbS) é ustulada em forno de cuba a contra-corrente com a quantidade estequiométrica de ar. Calcular o consumo de ar por tonelada de galena, a composição dos gases de saída do forno e a temperatura atingida pelos produtos, dados:
Capacidades térmicas médias (
):
; SO2 = 53,5; N2= 32,2.
Calor de formação (kJ/mol):
296,6
Capacidades térmicas médias (
Calor de formação (kJ/mol):
Passo 1
O enunciado trata do “reato” de torrefação da galena
com ar estequiométrico em forno de cuba a contra-corrente. Pedem:
- consumo de ar por tonelada de
, - composição dos gases de saída,
- temperatura final (adiabática) dos produtos.
Para resolver usaremos balanço estequiométrico da reação, conversão de moles em massa/volume de ar e balanço de entalpia (come médios fornecidos).
Passo 2
Balanceamos a reação de torrefação:
Como o ar contém
de
e
de
(mol/mol), para cada mol de
vêm
mol de
.
Logo, por mol de precisamos de
Logo, por mol de
totalizando
Uma tonelada de
(massa molar
g/mol) corresponde a
Portanto o ar consumido é
Em volume (CNTP,
L/mol)
Passo 3
Os gases de saída, sem excesso de ar, são somente
e
. Em mol por mol de
:
As frações molares são
Passo 4
Fazemos balanço de entalpia para achar a temperatura adiabática
.
Reação por mol de :
Reação por mol de
Esse calor aquece os produtos de
K até
:
Com
médios
:
total
Logo
Resposta
Consumo de ar:
mol
(CNTP) por tonelada de
.
Composição dos gases de saída: ,
.
Temperatura adiabática dos produtos: .
Composição dos gases de saída:
Temperatura adiabática dos produtos: