Seja a desidrogenação de etano conduzida em reator contínuo, em estado estacionário. A reação é:
\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6} \rightarrow \quad \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4}+\mathrm{H}_{2}
100 \mathrm{mols} / \mathrm{min} são alimentados no reator e na corrente do produto formado a uma vazão de hidrogênio igual a 40 \mathrm{mols} / \mathrm{min}. Com base nas informações fornecidas, determine as quantidades de etano e eteno na corrente de produto.

Passo 1

O enunciado trata da reação de deidrogenação de etano em reator contínuo, em regime estacionário
\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}\;\longrightarrow\;\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}+\mathrm{H}_{2}
Recebemos uma alimentação de 100\\ \mathrm{mol/min} de etano puro e, na saída, a vazão de hidrogênio é 40\\ \mathrm{mol/min}. Precisamos determinar as vazões de etano e de eteno na corrente de produto.

Passo 2

Para fazer o balanço, introduzimos a extensão de reação \xi (em \mathrm{mol/min}). Em regime estacionário e sem correntes inertes, as vazões de saída de cada espécie vêm das relações estequiométricas:
F_{\mathrm{C_2H6,\,out}} \;=\;100-\xi,\quad F_{\mathrm{C_2H4,\,out}} \;=\;0+\xi,\quad F_{\mathrm{H2,\,out}} \;=\;0+\xi.

Passo 3

Como a vazão de hidrogênio na saída é dada por
F_{\mathrm{H2,\,out}}=\xi=40\\ \mathrm{mol/min},
temos imediatamente
\xi=40\\ \mathrm{mol/min}.

Passo 4

Substituindo \xi=40 nas expressões de saída de etano e eteno:
F_{\mathrm{C_2H6,\,out}}=100-40=60\\ \mathrm{mol/min},
F_{\mathrm{C_2H4,\,out}}=40\\ \mathrm{mol/min}.

Resposta

A vazão de etano na corrente de produto é 60\\ \mathrm{mol/min} e a de eteno é 40\\ \mathrm{mol/min}.

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