- Metanol é produzido pela reação de CO com
. A porção de metanol que deixa o reator é condensada, e o CO e H2 não consumidos além do metanol não condensado são reciclados. A vazão de saída do reator é de
e contém
de
de CO e
de metanol (em base molar). A fração molar do metano na corrente de reciclo é de 0,4%.
a. Desenhe e rotule o fluxograma do processo. Faça uma análise dos graus de liberdade.
b. Calcule a vazão molar de CO e
na alimentação fresca.
c. Calcule a taxa de produção do metanol.
a. Desenhe e rotule o fluxograma do processo. Faça uma análise dos graus de liberdade.
b. Calcule a vazão molar de CO e
c. Calcule a taxa de produção do metanol.
Passo 1
O processo faz metanol pela reação
A corrente de saída do reator é de
,
com composição molar
de
,
de CO e
de metanol. Após o condensador retorna-se ao reator o
e o
não consumidos, mais uma pequena fração de metanol (
% molar na recirculação).
O que se pede:
a) desenhar/rotular o fluxograma e fazer análise de graus de liberdade;
b) calcular as vazões molares de CO e na alimentação fresca;
c) calcular a taxa de produção de metanol.
O que se pede:
a) desenhar/rotular o fluxograma e fazer análise de graus de liberdade;
b) calcular as vazões molares de CO e
c) calcular a taxa de produção de metanol.
Passo 2
Fluxograma (verbal):
. Corrente fresca: vazão
, com variações
e
.
. Corrente de recirculação: vazão
, com fração molar de metanol
e o restante
e CO na proporção original do gás de saída.
. Mistura (
) alimenta o reator.
. Saída do reator:
,
, composição conhecida.
. Condensador: separa metanol condensado e retorna (
) o gás com
, CO e o metanol não condensado.
Análise de graus de liberdade:
Variáveis desconhecidas:
(produção de metanol),
(fração de metanol condensada).
Equações independentes:
– vazão total na saída do reator ( );
– balanços de CO, e metanol no reator (
eqns);
– definição de no recirculo (
eqn).
Total: incógnitas e
equações
graus de liberdade
(sistema fechado).
Variáveis desconhecidas:
Equações independentes:
– vazão total na saída do reator (
– balanços de CO,
– definição de
Total:
Passo 3
Calcular a vazão de recirculação
e a fração condensada
.
Na saída do reator temos
Na saída do reator temos
No recirculo
e
Substituindo valores e resolvendo, encontra-se
e a vazão de recirculação
Passo 4
Balanço de matéria sobre o reator (entrada
saída
consumo):
CO:
CO:
Metanol:
Passo 5
Substituindo
na alimentação fresca:
Resposta
a. Fluxograma conforme passo
; graus de liberdade
.
b.
c. Taxa de produção de metanol
b.
c. Taxa de produção de metanol