( 2,5 pontos) Metanol é produzido pela reação:
. O reator opera com uma conversão de
em relação ao CO alimentado. Após o reator, a mistura de gases é resfriada e o metanol é condensado e separado. Desenvolver o balanço para uma produção de
de metanol. Identifique também os valores da corrente de reciclo e de purga.
Passo 1
O enunciado pede o balanço de massa para produzir
kmol/h de metanol (
) via
sabendo que, a cada passagem pelo reator, apenas
do CO alimentado reage. Em seguida o metanol é condensado e separado, e os gases não reagidos voltam ao reator (reciclo), com eventual purga para evitar acumulação de impurezas (aqui não há inertes explicitados).
Passo 2
Definimos as correntes (em kmol/h):
– e
: alimentações frescas de CO e
;
– e
: correntes de reciclo de CO e
;
– e
: correntes que entram no reator;
– : conversão de CO por passagem;
– Produção de metanol por passagem:
–
–
–
–
– Produção de metanol por passagem:
Como queremos
, segue
Então o CO reagido é
kmol/h e o
consumido é
kmol/h.
Passo 3
Da estequiometria pura assumimos alimentação fresca com razão
/CO
:
Nos gases que saem do reator, o CO não reagido é
e o
não reagido é
Parte destes não reagidos volta por reciclo e, na ausência de inertes, não precisamos de purga para equilibrar concentrações, ou seja, a totalidade do não reagido é reciclada:
Passo 4
Como
e
, basta usar
Logo
E
e sabendo que
é todo o
não reagido, ou seja,
, obtém-se
Passo 5
Não há inertes no problema, então não se forma acumulação de impurezas e a purga pode ser considerada nula:
Resposta
Alimentação fresca:
kmol/h,
kmol/h
Reciclo:
kmol/h,
kmol/h
Purga:
(nenhuma)
Reciclo:
Purga: