Um reator químico foi projetado para produzir
de etanol, pela hidratação do etileno, segundo a equação:
Considerando a conversão do
em
, o excesso da
em
e que a carga do reator deve ter 4% de gás inerte (GI), pedem-se:
a) a vazão da carga, bem como a dos seus constituintes;
b) a vazão do efluente e de seus constituintes:
c) a composição % do efluente do reator.
a) a vazão da carga, bem como a dos seus constituintes;
b) a vazão do efluente e de seus constituintes:
c) a composição % do efluente do reator.
Passo 1
O enunciado dá a reação
e pede as vazões de alimentação e efluente sabendo que queremos
kmol/h de etanol, que a conversão de
é
, que há
de excesso de água e que a carga contém
de gás inerte. Usaremos estequiometria, definição de conversão, excesso e balanço de matéria incluindo inertes.
Passo 2
Como a reação é
entre
e etanol, para produzir
kmol/h de etanol é preciso ter reagido
kmol/h de
. Com conversão
, a alimentação de etileno é
Passo 3
O consumo estequiométrico de água é igual ao de etileno reagido, ou seja
kmol/h. Com
de excesso, a alimentação de água é
Passo 4
Se a carga tem
de inertes, isso significa
Substituindo
e
e resolvendo
Passo 5
Daí a vazão de gás inerte é
Passo 6
Portanto, a vazão de alimentação e seus constituintes são:
(a)
(a)
Passo 7
No efluente teremos:
– etanol formado: kmol/h,
– etileno não reagido: kmol/h,
– água não reagida: kmol/h,
– gás inerte: kmol/h.
Logo a vazão total do efluente é
– etanol formado:
– etileno não reagido:
– água não reagida:
– gás inerte:
Logo a vazão total do efluente é
Passo 8
A composição molar do efluente em
é dada por cada componente dividido por
vezes
:
Resposta
(a)
kmol/h, com
kmol/h,
kmol/h,
kmol/h.
(b) kmol/h, com etanol
kmol/h, etileno
kmol/h, água
kmol/h, inerte
kmol/h.
(c) Composição do efluente: ,
,
,
.
(b)
(c) Composição do efluente: