Óxido de etileno, usado na produção de etilenoglicol, é produzido a partir da oxidação parcial de etileno com de ar empregando-se um catalisador à base de prata. A reação principal é:
Por outro lado, parte do etileno também sofre oxidação total a
e
, a partir da reação paralela:
A alimentação a um reator consiste de
de etileno e o restante de ar, em base molar, obtendose
de conversão de etileno e rendimento de
em óxido de etileno. Calcular a composição molar da corrente de saída do reator. (Resposta:
;
)
Passo 1
O problema trata de duas reações simultâneas em que o etileno (
) é parcialmente oxidado a óxido de etileno (
) e em parte sofre oxidação total a
e
. A alimentação, em base molar, é
de
e
de ar (considerando
de
e
de
). Sabemos que a conversão do etileno é
e o rendimento em óxido é
. Para achar a composição de saída precisamos: (a) determinar as quantidades reagidas e formadas de cada espécie, (b) fazer o balanço estequiométrico de
e dos produtos, e (c) normalizar as frações molares.
Passo 2
Escolhendo base de
mol de alimentação temos inicialmente
Como a conversão é
, a quantidade de etileno reagido é
Desse total reagido,
vai para óxido e
para oxidação total; portanto
Passo 3
Agora usamos a estequiometria para
. Na reação principal
cada mol de
consumido exige
mol de
, logo
Na oxidação total
cada mol de
exige
mol de
, logo
O consumo total é
mol, restando
Passo 4
Determinamos agora as quantidades na saída:
O total de mols na saída é
Passo 5
As frações molares são
. Convertendo em porcentagens:
Resposta
C