Metano é queimado com oxigênio formando CO 2 e H 2 O . Uma corrente de alimentação de
composta de
e
de CO2 são alimentados ao reator, no qual se obtém uma conversão de
do reagente limitante. Calcule a composição molar da corrente de produto.
Passo 1
O enunciado diz queima de metano com oxigênio segundo a reação
e a alimentação é de 150 kmol/h com 20 % CH₄, 60 % O₂ e 20 % CO₂. A conversão do reagente limitante é 90 %.
Conteúdo: balanço de matéria estequiométrico, identificação do reagente limitante e aplicação de conversão.
Conteúdo: balanço de matéria estequiométrico, identificação do reagente limitante e aplicação de conversão.
Passo 2
Primeiro, calculamos as mols de cada componente na alimentação:
– CH₄: 0,20·150 = 30 kmol/h
– O₂: 0,60·150 = 90 kmol/h
– CO₂ (inerte): 0,20·150 = 30 kmol/h
– CH₄: 0,20·150 = 30 kmol/h
– O₂: 0,60·150 = 90 kmol/h
– CO₂ (inerte): 0,20·150 = 30 kmol/h
Montamos a tabela estequiométrica (para 1 mol de CH₄):
onde
é o avanço da reação.
Passo 3
Para descobrir o reagente limitante, vemos quanto cada reagente permitiria reagir:
– Se todo CH₄ (30 kmol) reagisse, .
– Para O₂, como vêm 90 kmol e a estequiometria pede 2 mol O₂ por mol CH₄, o possível .
Menor avanço é 30, logo CH₄ é limitante.
– Se todo CH₄ (30 kmol) reagisse,
– Para O₂, como vêm 90 kmol e a estequiometria pede 2 mol O₂ por mol CH₄, o possível
Menor avanço é 30, logo CH₄ é limitante.
Passo 4
Como a conversão de CH₄ é 90 %, temos
Substituindo na tabela:
– CH₄ out = kmol/h
– O₂ out = kmol/h
– CO₂ out = kmol/h
– H₂O out = kmol/h
– CH₄ out =
– O₂ out =
– CO₂ out =
– H₂O out =
Total de produto =
kmol/h.
Passo 5
Calculamos a fração molar de cada componente na corrente de produto:
Resposta
A composição molar da corrente de produto é: