As reações
l C2 H6 C2 H4+H2 C2 H6+H2 2 CH4
Ocorrem em um reator contínuo em estado estacionário. A alimentação contém 85% molar de etano (C2 H6) e o resto são inertes (I). A conversão do etano é 70% e o rendimento do etileno (C2 H4) é 65%.
Considerando uma alimentação de etano de 100 mol / h, calcule a extensão de etano.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre duas reações que ocorrem num reator contínuo onde o etano (C₂H₆) reage para formar etileno (C₂H₄) e hidrogênio (H₂), ou pode reagir com H₂ para formar metano (CH₄). A gente precisa calcular a extensão de etano, considerando que temos uma alimentação de 100 mol/h de etano com 85% sendo C₂H₆ e 15% inertes. Sabemos que a conversão de etano é de 70% e o rendimento de etileno é de 65%. Vamos precisar usar conceitos de balanço de massa e rendimento das reações.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular quantos mols de etano estão entrando no reator. Como a alimentação é de 100 mol/h e 85% é C₂H₆, temos:
100 , mol/h times 0,85 = 85 , mol/h de C2H6

Passo 3

Agora, sabemos que 70% desse etano é convertido. Então, a quantidade convertida de etano é:
85 , mol/h times 0,70 = 59,5 , mol/h de C2H6 convertidos

Passo 4

Desses 59,5 mol/h de etano convertidos, 65% é convertido em etileno (C₂H₄). Vamos calcular a quantidade de etileno formado:
59,5 , mol/h times 0,65 = 38,675 , mol/h de C2H4

Passo 5

A extensão da reação ( xi) é a quantidade de etano que reagiu, que já calculamos como 59,5 mol/h. Mas para confirmar, podemos considerar as reações:
  1. Para cada mol de C₂H₆ que vira C₂H₄ + H₂, a extensão é igual ao mol convertido em etileno.
  2. Portanto, xi = 59,5 , mol/h.

Resposta

A extensão de etano no reator é de 59,5 mol/h.

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