Hidrogênio é produzido segundo a reação:
. A corrente alimentada no reator é uma mistura equimolar de monóxido de carbono e vapor de água, que entra no reator à
e na pressão atmosférica. Se
da água são convertidos em hidrogênio e se a corrente de produto deixa o reator a
, qual a quantidade de calor que deve ser retirada do reator?
Passo 1
O enunciado descreve a reação de deslocamento de água:
Entram no reator
kmol de CO e
kmol de
O (mistura equimolar) a
e pressão atmosférica. Convertem-se
da
O, e o produto sai a
. Queremos a quantidade de calor
a ser retirada (balanço de entalpia a pressão constante).
Passo 2
Fazendo o balanço de massas numa base de
kmol de CO e
kmol de
O:
— Extensão de reação kmol.
— Espécies no produto:
kmol,
kmol,
kmol,
kmol.
— Extensão de reação
— Espécies no produto:
Passo 3
Para o balanço de entalpia em processo isotérmico e isobárico usamos
e escrevemos
.
Aproximamos constante e usamos calores específicos médios:
Aproximamos
Passo 4
Entalpia de reação a
,K (tabela):
Como
kmol reagem,
Passo 5
Calor sensível para aquecer os não reagidos de
a
:
Substituindo:
Calor sensível “por reação” (diferença entre produtos e reagentes reacionados) de
a
:
Total do sensível:
Passo 6
Energia total trocada:
O sinal negativo indica que
devem ser retirados do reator.
Resposta
O reator deve remover
de calor por kmol de mistura alimentada.