O metanol é completamente convertido a formaldeído no reator, que contém um leito de partículas de catalisador Fe 2 O 3 / MoO 3. O formaldeído é totalmente absorvido, e somente ele, pela água na coluna de absorção, saindo pela corrente de fundo dessa coluna; desprezar o arraste de água pelo topo da coluna. Considerando-se a conversão estequiométrica de 980 kmol / h de CH 3 OH , e purga de 2 %, pedem-se:
a) kmol / h de O 2 em 1 .
b) kmol / h N 2 em 1 .
c) kmol / h na purga.
d) kmol / h no reciclo.

Passo 1

Beleza, vamos traduzir o que o enunciado está pedindo e ver a teoria básica.
Temos a reação estequiométrica (total) de metanol para formaldeído:
CH3OH + tfrac12,O2 ;longrightarrow;HCHO + H2O
Dados:
• Conversão estequiométrica de metanol = 980 kmol/h → então usamos 980 kmol/h de CH₃OH.
• Purga de 2 %.
Conteúdo: balanço de matéria simples, proporção do ar (21 %O₂/79 %N₂) e lógica de purga/reciclo de inertes.

Passo 2

Calcular o oxigênio estequiométrico consumido.
Pela reação 1 mol CH₃OH consome ½ mol O₂, logo para 980 kmol CH₃OH:
dot nO2 = 980;kmol/h;timestfrac12 = 490;kmol/h

Passo 3

Determinar o nitrogênio que vem junto no ar.
Ar é 21 % O₂ e 79 % N₂ em molar. Se precisamos de 490 kmol/h de O₂, o N₂ fresco é:
dot nN2 = 490;kmol/htimes7921 approx 490times3,7619 approx 1842,38;kmol/h

Passo 4

Como todo o O₂ reage, o único gás que sobra é N₂ — e para não acumular inerte a gente purga 2 %.
Logo, a purga de N₂ é
dot npurga = 2%times1842,38 = 0,02times1842,38 approx 36,85;kmol/h

Passo 5

O restante do N₂ volta como recirculação:
dot nreciclo = 1842,38 - 36,85 approx 1805,53;kmol/h

Resposta

a) O₂ em 1 = 490 kmol/h
b) N₂ em 1 = 1842,38 kmol/h
c) Purga = 36,85 kmol/h
d) Reciclo = 1805,53 kmol/h

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