Um reator químico é alimentado com CO(g) e H2(g), produzindo 1000 mol / min de CH3 OH(v), segundo a equação química:
CO(g)+2 H2(g) CH3 OH(v)
Considerando-se a conversão do CO em 80 % e o excesso do H2 em 20 %, calcular:
a) a quantidade de CO e H2 na alimentação do reator;
b) a composição % do efluente do reator.

Passo 1

O enunciado descreve a reação
CO(g) + 2,H2(g) CH3OH(v)
que produz 1000,mol/min de metanol. Sabe-se que a conversão de CO é de 80%, ou seja, apenas 80% do CO alimentado reage e o restante sai inalterado. O excesso de 20% de H2 significa que alimentamos 20% a mais do que o necessário estequiometricamente para reagir com o CO convertido.

Passo 2

Como cada mol de metanol consome 1 mol de CO, a quantidade de CO que reage é
nCO,,reagido = 1000 mol/min
Como isso corresponde a 80% do CO alimentado, o CO de alimentação é
nCO,,feed = nCO,,reagido0,80 = 10000,80 = 1250 mol/min
Logo o CO que sai sem reagir é
nCO,,out = nCO,,feed - nCO,,reagido = 1250 - 1000 = 250 mol/min

Passo 3

Estequiometricamente cada mol de CO convertido exige 2 mol de H2, então
nH2,,reagido = 2 times nCO,,reagido = 2 times 1000 = 2000 mol/min
Adotando 20% de excesso, a alimentação de H2 é
nH2,,feed = 1,20 times nH2,,reagido = 1,20 times 2000 = 2400 mol/min,
e o H2 não reagido é
nH2,,out = nH2,,feed - nH2,,reagido = 2400 - 2000 = 400 mol/min

Passo 4

No efluente (saída) do reator temos:
nCH3OH = 1000 mol/min, nCO = 250 mol/min, nH2 = 400 mol/min
O total de mols no efluente é
ntotal = 1000 + 250 + 400 = 1650 mol/min

Passo 5

As frações molares e composições em % são
yCO = 2501650 approx 0,1515 Longrightarrow 15,15%,
yH2 = 4001650 approx 0,2424 Longrightarrow 24,24%,
yCH3OH = 10001650 approx 0,6061 Longrightarrow 60,61%

Resposta

a) nCO,,feed = 1250 mol/min e nH2,,feed = 2400 mol/min
b) No efluente: CO = 15,15%, H2 = 24,24%, CH3OH = 60,61%.

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