Um reator produz formaldeído pela oxidação catalítica do metanol em presença de excesso de ar:
CH3 OH+0,5 O2 Rightarrow CH2 O+H2 O
Com a reação secundária:
CH2 O+0,5 O2 Rightarrow HCOOH (ácido fórmico) áó
A análise dos gases que deixam o reator resultou: CH3 OH=8,6 % ; CH2 O=3,1 % ; HCOOH= 0,6 % ; H2 O=3,7 % ; O2=16 % ; N2=68 % (% volume). Determinar:
a) A taxa de conversão de metanol a formaldeído (Resp.: 30%)
b) A % de metanol perdido na reação secundária (Resp.: 4,9%)
c) O excesso de oxigênio usado. (Resp.: 194,3%)

Passo 1

O enunciado dá as duas reações
CH3OH+0,5,O2toCH2O+H2O
CH2O+0,5,O2toHCOOH
e a análise volumétrica na saída (base 100) mostra
CH3OH=8,6, CH2O=3,1, HCOOH=0,6, H2O=3,7, O2=16, N2=68.
Queremos (a) conversão de metanol em formaldeído, (b) percentual de metanol perdido na secundária e (c) excesso de O2. Vamos usar balanço de matéria com extensão de reação e N2 como traçador.

Passo 2

Escolhemos base de
Da quarta equação . Da primeira .

Passo 3

A conversão de metanol em formaldeído é
X=r1FMeOH,0 =3,712,3approx0,301;Rightarrow;30%

Passo 4

O percentual de metanol perdido na secundária (isto é, convertido em ácido fórmico) é
r2FMeOH,0 =0,612,3approx0,0488;Rightarrow;4,9%

Passo 5

Balanço de oxigênio: consome-se
0,5,r1+0,5,r2=0,5,(3,7+0,6)=2,15
e sai 16. Logo o O2 alimentado foi
FO2 =2,15+16=18,15
O teor estequiométrico para converter todo o metanol em formaldeído seria
FO2,est=0,5,FMeOH,0=0,5times12,3=6,15
O excesso de O2 é
FO2-FO2,est FO2,esttimes100 =18,15-6,156,15times100approx195%

Resposta

(a) 30%
(b) 4,9%
(c) 195%

Exercícios relacionados