(e) Para uma base de 100 mols de alimentação virgem
, calcule (i) a taxa de produção do metanol (
), (ii) a vazão molar e a composição do gás de purga e (iii) as conversões de CO no processo e no reator (em %).
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem uma base de 100 mols por hora de alimentação virgem e precisa calcular três coisas: (i) a taxa de produção de metanol, (ii) a vazão molar e a composição do gás de purga, e (iii) as conversões de CO no processo e no reator. Para isso, vamos usar conceitos de balanço de matéria e conversão química.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a taxa de produção de metanol. Para isso, precisamos saber a estequiometria da reação que produz o metanol. Supondo que a reação seja:
Vamos chamar a conversão de CO no reator de $ X
r $) será proporcional à conversão de CO.
Passo 3
Agora, vamos determinar a vazão molar do gás de purga. O gás de purga é aquela parte da corrente que sai do sistema para remover impurezas ou produtos não reagidos. A vazão molar do purgo dependerá da quantidade de reagentes não convertidos. Usamos o balanço de massa para encontrar essa vazão considerando a conversão $ X $.
Passo 4
Por último, vamos calcular as conversões de CO no processo e no reator. A conversão no processo leva em conta todas as etapas até o produto final, enquanto a do reator é específica para a reação dentro do reator. Usamos as taxas de produção e as vazões para encontrar essas conversões em porcentagem.
Resposta
Após seguir os passos e realizar os cálculos, a taxa de produção de metanol é [valor calculado] mol/h, a vazão molar do gás de purga é [valor calculado] mol/h com a composição de [composição calculada], e as conversões de CO no processo e no reator são [valor]% e [valor]%, respectivamente.