Metanol líquido é alimentado a um aquecedor de ambiente, a uma taxa de 10,0 litros/hora e é queimado com excesso de ar. O produto gasoso é analisado e as seguintes porcentagens molares em base seca são determinadas:
.
a. Calcule a conversão do metanol, a porcentagem de ar em excesso alimentado e a quantidade de água (mols/hora) no produto. R:0,92; 39,2;
b. Suponha que os produtos da combustão são liberados diretamente para o ambiente onde está instalado o equipamento. Que problemas você pode identificar com o processo e qual a solução que pode ser proposta?
a. Calcule a conversão do metanol, a porcentagem de ar em excesso alimentado e a quantidade de água (mols/hora) no produto. R:0,92; 39,2;
b. Suponha que os produtos da combustão são liberados diretamente para o ambiente onde está instalado o equipamento. Que problemas você pode identificar com o processo e qual a solução que pode ser proposta?
Passo 1
O enunciado trata da queima de metanol líquido (
) a
,L/h com excesso de ar. Do gás seco de saída foram determinadas as frações molares:
,
,
.
Queremos calcular:
– a conversão de metanol;
– o percentual de ar em excesso;
– a vazão de água no produto (mol/h).
Para isso usaremos balanços de matéria (C, O, ) e as estequiometrias das reações de combustão completa e parcial:
Queremos calcular:
– a conversão de metanol;
– o percentual de ar em excesso;
– a vazão de água no produto (mol/h).
Para isso usaremos balanços de matéria (C, O,
Passo 2
Converter a vazão volumétrica de metanol em mol/h. A densidade do metanol é aproximadamente
,g/mL e a massa molar é
,g/mol.
Passo 3
Fazer o balanço de carbono no gás seco de vazão total
. O carbono de entrada (
mol/h) sai como
,
e
não convertido:
Moles de metanol não reagido:
Logo a conversão é
Passo 4
Usar balanços de oxigênio e nitrogênio para achar o ar alimentado e o excesso.
. Consumo de
pelas reações (
) e (
):
,mol/h e
,mol/h.
Resolvendo o sistema para
O ar estequiométrico (para conversão completa a
) seria
logo o excesso de ar é
Passo 5
Calcular a vazão de água. Cada mol de
convertido em
ou
gera
mol de
.
Passo 6
Problemas de lançar diretamente no ambiente:
– Emissão de residual e
não queimado (tóxicos);
– Alta concentração de (efeito estufa);
– Possível formação de formaldeído e outros VOCs.
Solução proposta: instalação de pós-combustor ou catalisador no escapamento para oxidar e
, além de coletar calor residual (recuperador de calor) e reduzir emissões.
– Emissão de
– Alta concentração de
– Possível formação de formaldeído e outros VOCs.
Solução proposta: instalação de pós-combustor ou catalisador no escapamento para oxidar
Resposta
(a) Conversão
, excesso de ar
, água
,mol/h
(b) Problemas: emissão de CO, ,
e VOCs; solução: pós-combustão/catalisador e recuperação de calor.
(b) Problemas: emissão de CO,