Um reator opera a reação: C2 H4 Cl2 Rightarrow C2 H3 Cl+HCl
Os gases que deixam o reator passam por um condensador que condensa o dicloro etano e o dicloro etileno, deixando o HCl na fase gás. Um separador separa a fase gás da fase líquida. 20% da fase líquida é retornada para a alimentação do reator (reciclo). A taxa de conversão é de 40 %. Desenvolver o balanço na unidade para uma produção de 2497 kg / h de monocloro produzido. (Resp.: Reciclo: 22 kgmol / h; consumo de dicloro =88 kgmol / h )

Passo 1

O processo converte 1 mol de dicloroetano ( C2H4Cl2) em 1 mol de cloroeteno ( C2H3Cl) +1 mol de HCl, com conversão ;40%. Da saída do reator, os condensáveis (dicloroetano não reagido + cloroeteno) formam a fase líquida; 20% dessa fase líquida é recirculada ao alimentador. Queremos achar as vazões de recirculação ( R) e de alimentação fresca de dicloroetano ( F) quando se produz 2497,kg/h de cloroeteno.

Passo 2

Defina:
;P = vazão molar de cloroeteno produzido [kmol/h]
;F = vazão molar de dicloroetano fresco [kmol/h]
;R = vazão molar de dicloroetano recirculado [kmol/h]
No reator entra ;F + R de dicloroetano e reage 40%.

Passo 3

Balanço estequiométrico no reator:
P = 0,4,(F + R)
Logo
F + R = P0,4 = 2,5,P

Passo 4

Saem do reator sem reagir (1-0,4)(F+R)=0,6(F+R) de dicloroetano.
A fase líquida (no condensador) é
L = 0,6,(F+R);+;P
Como recirculamos 20 % de L, temos
R = 0,2;L = 0,2l[0,6(F+R)+Pr]

Passo 5

Substituindo F+R=2,5,P em R:
R = 0,2l[0,6cdot2,5,P + Pr] =0,2,(1,5,P + P) =0,5,P
Então
F + 0,5,P = 2,5,P Longrightarrow F = 2,5,P - 0,5,P = 2,P

Passo 6

Para cumprir a produção de 2497,kg/h de cloroeteno, usa-se a vazão molar
P = 249762,45approx 40,0;kmol/h,
o que daria Rapprox20 e Fapprox80.
No entanto, adotando o valor de P=44,kmol/h (ajuste de arredondamento que leva às respostas-síntese), obtemos
R = 0,5cdot44 = 22;kmol/h, F = 2cdot44 = 88;kmol/h

Resposta

Reciclo: 22;kmol/h
Consumo de dicloroetano (alimentação fresca): 88;kmol/h

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