Uma conversão por passe no reator de
é atingida. O metanol no produto do reator é separado do formaldeído e do hidrogênio em um processo de múltiplas unidades. A taxa de produção de formaldeído é de
.
(a) Calcule a vazão de alimentação de metanol necessária (
se não houver reciclo.
(a) Calcule a vazão de alimentação de metanol necessária (
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma reação onde o metanol (CH₃OH) é convertido em formaldeído (HCHO) e hidrogênio (H₂). A gente precisa calcular a vazão de alimentação de metanol necessária para produzir 900 kg/h de formaldeído, considerando que a conversão por passe no reator é de 60% e que não há reciclo. Vamos usar conceitos de estequiometria e conversão de reações químicas para resolver isso.
Passo 2
Primeiro, vamos entender a reação química:
Isso significa que 1 mol de metanol (CH₃OH) gera 1 mol de formaldeído (HCHO) e 1 mol de hidrogênio (H₂).
Passo 3
Agora, vamos calcular quantos moles de formaldeído estão sendo produzidos por hora. Sabemos que a taxa de produção é de 900 kg/h.
Para isso, precisamos da massa molar do formaldeído (HCHO):
- Carbono ©: 12 g/mol
- Hidrogênio (H): 1 g/mol
- Oxigênio (O): 16 g/mol
Então,
Passo 4
Convertendo a massa de formaldeído para moles:
Passo 5
Pela estequiometria da reação, 1 mol de metanol gera 1 mol de formaldeído. Então, se estamos produzindo 30 kmol/h de HCHO, estamos consumindo 30 kmol/h de metanol.
Mas isso leva em conta a conversão realizada. Como a conversão por passe é de 60%, isso significa que apenas 60% do metanol alimentado está reagindo no reator.
Passo 6
Vamos chamar a vazão de alimentação de metanol de
(kmol/h). A conversão (
) é dada por:
Sabendo que
e que os moles convertidos são 30 kmol/h:
Resposta
A vazão de alimentação de metanol necessária é de 50 kmol/h.