Uma síntese de Metanol baseada na reação de hidrogênio e dióxido de carbono em alta pressão está em desenvolvimento,
e o
, que reagem em proporções estequiométricas, são produzidos pela reforma do gás natural (corrente 1), contendo 0,5 por cento em volume de inertes. Obtém-se sessenta por cento de conversão através do reator. Calcule a composição de cada corrente para este processo quando
de metanol devem ser produzidos. Quarenta por cento da corrente 5 é reciclado.
Passo 1
O enunciado descreve a síntese de metanol pela reação
com
% de conversão no reator e
% do gás não reagido (corrente
) sendo reciclado. Há ainda
% em volume de inertes na alimentação fresca (corrente
). Queremos produzir
kmol/h de metanol.
Conteúdo: balanço estequiométrico e balanço de matéria com recirculação.
Conteúdo: balanço estequiométrico e balanço de matéria com recirculação.
Passo 2
Chame
e
os moles de
e
na alimentação ao reator (corrente
). Como há
% de conversão, o consumo de
é
Queremos
kmol/h de
, logo
e então
Passo 3
Na corrente
(saída de gás do separador) restam
% dos reagentes do reator e todos os inertes que entraram. Seja
o total de inertes na alimentação ao reator. Então na corrente
temos
Recicla-se
% da corrente
de volta ao reator. Pelo balanço de inertes na reciclagem
, e como
, obtém-se
Passo 4
Na alimentação fresca (corrente
) há
% de inertes em base de volume
molar. Se
é o total fresco, então
Dos reagentes na alimentação ao reator temos
Logo
Analogamente
kmol/h. Do balanço de totais em fresca:
logo
Então
kmol/h e a reciclagem de inertes é
kmol/h.
Passo 5
Agora listamos todas as correntes (moles por hora e composição molar):\n
Corrente (fresca):
kmol/h
,
,
. Frações mol:
%
,
%
,
%
.
Corrente
Corrente
(alimentação ao reator): soma de fresca
reciclo
kmol/h
,
,
. Frações mol:
%
,
%
,
%
.
Corrente
(saída do reator):
kmol/h
,
,
,
,
.
Corrente
(gás após separador):
kmol/h
,
,
. Frações mol:
%
,
%
,
%
.
Reciclagem (
% de
):
kmol/h
,
,
.
Purge (
% de
):
kmol/h
,
,
.
Produto líquido (metanol
água):
kmol/h
,
.
Resposta
Corrente
(fresca):
kmol/h
C
;
; I
.
Corrente (alimentação ao reator):
kmol/h
C
;
; I
.
Corrente (saída do reator):
kmol/h
C
;
; I
; C
OH
;
O
.
Corrente (gás após separador):
kmol/h
C
;
; I
.
Reciclagem ( % de
):
kmol/h
C
;
; I
.
Purga ( % de
):
kmol/h
C
;
; I
.
Produto (líquido): kmol/h
C
OH
;
O
.
Corrente
Corrente
Corrente
Reciclagem (
Purga (
Produto (líquido):