(Nilo, p. 195, q. 70) Formaldeído pode ser obtido pela oxidação catalítica de metanol com excesso de ar, de acordo com a reação:
Se as condições do processo não forem controladas adequadamente, a seguinte reação secundária ocorre:
No processo industrial, o efluente do reator passa por um processo de recuperação inicial, onde praticamente todo o metanol que não reage é reciclado e o restante do efluente é separado em duas correntes: uma gasosa contendo
e
e uma líquida contendo formaldeído, ácido fórmico e água. Em um teste de corrida, o gás efluente do reator apresentou a seguinte composição molar:
e
. Calcule:
Passo 1
Temos a oxidação catalítica do metanol (
) a formaldeído (
) pela reação principal
e uma reação secundária indesejada
O efluente gasoso do reator apresentou composição molar (em %)
,
,
,
,
e
.
Precisamos calcular
Precisamos calcular
- a conversão de passagem de metanol,
- a seletividade a formaldeído e a ácido fórmico,
- a conversão de oxigênio,
- e a composição da alimentação ao reator.
Passo 2
Escolhemos base de
mol de efluente e definimos os extensores das reações:
Da composição:
,
.
Checamos :
Checamos
coincide com a fração de
de
.
Passo 3
Balanço de metanol no efluente:
Logo, a alimentação de passagem de
ao reator é
A conversão de passagem é
Passo 4
Seletividades (relativas à reação principal
):
Passo 5
Balanço de oxigênio:
Passo 6
Composição da alimentação ao reator (total
mol):
Resposta
Conversão de passagem de metanol:
.
Seletividade a formaldeído: .
Seletividade a ácido fórmico: .
Conversão de oxigênio: .
Composição da alimentação ao reator:
,
,
.
Seletividade a formaldeído:
Seletividade a ácido fórmico:
Conversão de oxigênio:
Composição da alimentação ao reator: