O propeno
é produzido pela desidrogenação do propano
em um reator. Entretanto, ocorre uma reação paralela indesejada em que o hidrogênio formado reage com o propano, produzindo metano
e etano
.
A alimentação contém 75% molar de propano, sendo o restante inerte.
A conversão do propano é 0,60 , e o rendimento do propeno é 0,45.
Determine:
a) A composição molar da corrente de saída
Inerte → 0,187
b) A seletividade do propeno em relação ao metano
Seletividade = 3,0
A alimentação contém 75% molar de propano, sendo o restante inerte.
A conversão do propano é 0,60 , e o rendimento do propeno é 0,45.
Determine:
a) A composição molar da corrente de saída
Inerte → 0,187
b) A seletividade do propeno em relação ao metano
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado dá e o que pede (sem resolver ainda).
- Alimentação: fração molar de propano =
. Fração molar de inerte = . - Conversão do propano:
. - Rendimento do propeno (propeno formado por mol de propano alimentado):
. - Reações (estoquiometria):
- Reação desejada (desidrogenação):
. - Reação paralela (consome
formado): .
- Reação desejada (desidrogenação):
- O enunciado pede:
(a) a composição molar da corrente de saída (frações molares de);
(b) a seletividade do propeno em relação ao metano.
Passo 2
Escolher uma base de cálculo e calcular quantidades iniciais.
- Escolho base:
mol de alimentação total (isso simplifica e resulta em frações molares diretamente no fim). - Moles alimentados:
- Propano convertido (total reagido) pela conversão
: - Propano não reagido:
Passo 3
Definir os extintos das duas reações e usar o rendimento para encontrar quantidades.
- Seja
o número de mols de propano que reage pela desidrogenação (R1). Pela estequiometria, também é o número de mols de formados. - Seja
o número de mols de propano que reage na reação paralela (R2). Pela estequiometria, gera mol de e mol de , e consome mol de . - Relação entre os extintos: o total de propano reagido é a soma das duas vias:
- Definição de rendimento usada aqui: o enunciado diz “o rendimento do propeno é
”. Interpretamos esse rendimento como fração do propano alimentado que se transforma em propeno, isto é (Explicação didática: rendimento frequentemente é definido em relação à alimentação quando não é especificado como “rendimento por conversão”. Aqui essa escolha levará a resultados consistentes com as quantidades físicas.) - Usando
e : - Então
Passo 4
Calcular as moles de cada espécie na corrente de saída (antes de transformar em fração molar).
Pela estequiometria e pelos valores de
e
:
- Propano não reagido:
. - Propeno formado:
- Hidrogênio: produzido
pela R1 e consumido pela R2, logo - Metano formado:
- Etano formado:
- Inerte (não reage):
Verificando soma de mols de saída:
Passo 5
Calcular as frações molares (composição molar) dividindo as moles de cada espécie por
.
-
-
-
-
-
- Inerte:
(Observação didática: arredondei para três casas decimais nas frações molares, mantendo a soma próxima de
.)
Passo 6
Calcular a seletividade do propeno em relação ao metano e explicar o que isso significa.
- Definição prática usada aqui: seletividade do propeno em relação ao metano é a razão entre os mols de propeno formados e os mols de metano formados:
(Explicação: seletividade costuma ser definida como quantos mols do produto desejado se formam por mol do subproduto indesejado; é uma medida de quão favorável é a rota desejada em comparação à indesejada.) - Com nossos números:
Resposta
Inerte
Seletividade