As reações
Ocorrem em um reator contínuo em estado estacionário. A alimentação contém 85% molar de etano
e o resto são inertes (I). A conversão do etano é 70% e o rendimento do etileno
é 65%.
Calcule a composição molar do produto gasoso.
Calcule a composição molar do produto gasoso.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um reator onde duas reações químicas estão acontecendo com etano (
). A alimentação do reator tem 85% de etano e o restante são gases inertes, que não reagem. A conversão do etano é de 70%, o que significa que 70% do etano que entra reage. Além disso, o rendimento para a produção de etileno (
) é de 65%. Nosso objetivo aqui é descobrir qual é a composição molar dos gases que saem do reator. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de balanço de massa e rendimento de reações químicas.
Passo 2
Vamos começar assumindo uma quantidade conveniente de fluxo, digamos 100 moles de alimentação gasosa. Desses 100 moles, 85 moles são de etano (
) e 15 moles são inertes (I).
Passo 3
A conversão do etano é de 70%, ou seja, 70% dos 85 moles de etano reagem. Vamos calcular quantos moles de etano reagem:
Então, os moles de etano que permanecem não reagidos são:
Passo 4
Agora, vamos analisar as duas reações que ocorrem:
Sabemos que o rendimento para a produção de etileno (
) é de 65%. O rendimento é a fração do reagente que realmente forma o produto desejado. Então, dos 59,5 moles de etano que reagiram, 65% formam etileno:
Os 35% restantes do etano que reagiram vão para a segunda reação formando metano (
).
Passo 5
Vamos calcular os moles de etano que vão para a segunda reação:
Na segunda reação, cada mol de etano consome um mol de
e produz 2 moles de metano. Primeiro, precisamos saber quantos moles de
estão disponíveis. Da primeira reação, produzimos:
Esses 59,5 moles de
são utilizados na segunda reação. A quantidade de
consumida é igual aos moles de etano que entram na segunda reação:
Portanto, os moles de
que restam são:
Passo 6
Agora, vamos calcular os moles de metano produzidos na segunda reação:
Passo 7
Finalmente, vamos reunir todos os componentes do produto gasoso:
- Etano não reagido: 25,5 moles
- Etileno produzido: 38,675 moles
- Metano produzido: 41,65 moles
- Hidrogênio não consumido: 38,675 moles
- Gases inertes: 15 moles
Resposta
A composição molar do produto gasoso é:
-
: 25,5 moles -
: 38,675 moles -
: 41,65 moles -
: 38,675 moles - Inertes (I): 15 moles