(Nilo, p. 197, q. 75) Metanol é produzido pela reação:
. Uma carga fresca contendo ambos reagentes em proporções estequiométricas é misturada com uma corrente de reciclo e a carga combinada é alimentada no reator. A corrente efluente do reator na vazão de 4,5
e com a seguinte composição mássica:
e
passa por um condensador onde a maior parte do metanol é condensada. Os gases não condensados (todo o CO e o
) com um teor em quantidade de matéria de metanol igual a
constituem a corrente de reciclo. Calcule:
a) a vazão molar produzida de metanol. R:
.
b) a conversão por passe no reator. R: 25,2%.
c) a razão molar de reciclo (vazão de reciclo/vazão da carga fresca do processo). R: 2,98.
a) a vazão molar produzida de metanol. R:
b) a conversão por passe no reator. R: 25,2%.
c) a razão molar de reciclo (vazão de reciclo/vazão da carga fresca do processo). R: 2,98.
Passo 1
O enunciado descreve a síntese de metanol pela reação
com recirculação dos gases não condensados. Temos no efluente do reator fluxo molar total de
mol/s e composição mássica
,
,
. Após condensação, todo o CO e
mais
(mol) de metanol formam a corrente de reciclo. Pedem-se:
a) vazão molar de metanol produzida,
b) conversão por passe,
c) razão molar de reciclo.
a) vazão molar de metanol produzida,
b) conversão por passe,
c) razão molar de reciclo.
Passo 2
Vamos converter as frações mássicas
em fluxos molares
no efluente usando as massas molares
,
,
. Primeiro
Como
mol/s, a “massa total” relativa é
e cada fluxo é
Logo
Passo 3
A corrente de reciclo, de vazão
, contém todo CO e
e fração molar de metanol
. Como
segue
A produção líquida de metanol é
Passo 4
Pela estequiometria, cada mol de metanol consome 1 mol de CO e 2 mol de
. Assim a alimentação fresca é
e o fluxo fresco total vale
Passo 5
A conversão por passe
é a fração do CO reagido em relação ao CO alimentado:
Passo 6
A razão molar de reciclo é
Resposta
(a)
mol/s
(b)
(c)
(b)
(c)