CH3 OHS HCHO+H2
Uma conversão por passe no reator de 60,0 % 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 900,0 kg / h.
© A conversão por passe no reator, Xr, afeta os custos do reator (Cr) e do processo de separação e a tubulação de reciclo (Cs). Qual é o efeito de um aumento na conversão Xr que você esperaria em cada um destes custos para uma taxa de produção fixa de formaldeído? (Sugestão: Para atingir uma conversão de 100 % no reator você precisaria de um reator infinitamente grande, enquanto a diminuição da conversão no reator leva à necessidade de processar maiores quantidades de fluido nas unidades de processo e na linha de reciclo.) Que forma você esperaria para o gráfico de (Cr+Cs) versus Xr ? O que significa, provavelmente, a especificação de projeto Xr=60 % ?

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre a reação do metanol ( ) que se transforma em formaldeído ( ) e hidrogênio ( ). A gente sabe que a conversão no reator ( ) é de 60% e que a taxa de produção de formaldeído é de 900 kg/h. A pergunta é sobre como essa conversão afeta os custos do reator ( ) e do processo de separação e reciclagem ( ). Além disso, queremos saber como o gráfico da soma desses custos varia com e o que significa ter . Para resolver isso, precisamos entender conceitos de conversão química e como eles impactam os custos de operação em reatores e processos de separação.

Passo 2

Primeiro, vamos pensar no que é conversão por passe ( ). Ela indica a fração do reagente que é convertida em produto no reator em um único passe. No nosso caso, 60% do metanol está sendo convertido em formaldeído e hidrogênio.

Passo 3

Agora, sobre os custos do reator ( ): geralmente, quanto maior a conversão, mais complexo e grande precisa ser o reator para alcan��ar essa conversão. Se tentarmos aumentar , o custo do reator tende a aumentar porque precisamos de mais material, equipamentos ou condições mais rigorosas para obter uma conversão maior. Se tentarmos chegar a 100% de conversão, precisaríamos de um reator infinitamente grande, o que obviamente não é viável.

Passo 4

Por outro lado, os custos do processo de separação e reciclagem ( ) funcionam de maneira oposta. Se a conversão no reator for baixa, significa que muita matéria-prima não está sendo convertida e precisa ser reciclada. Isso aumenta a quantidade de material que precisa ser processado nas unidades de separação e nas tubulações de reciclo, elevando . Se aumentarmos , menos material precisa ser reciclado, reduzindo esses custos.

Passo 5

Então, se a gente plotar versus , vamos ver que:
  • aumenta conforme aumenta.
  • diminui conforme aumenta.
    Isso deve criar uma curva em forma de U, onde há um ponto mínimo — ou seja, existe uma conversão ótima que minimiza os custos totais.

Passo 6

Por fim, a especificação de projeto provavelmente foi escolhida porque esse valor está perto do ponto mínimo da curva de custos totais. Ou seja, ao definir em 60%, estamos balanceando os custos do reator e do processo de separação para ter o menor custo total possível para a taxa de produção fixa de formaldeído.

Resposta

Assim, um aumento na conversão eleva os custos do reator e reduz os custos do processo de separação e reciclagem . O gráfico de versus tem a forma de uma curva em U, mostrando que há um ponto onde os custos totais são mínimos. A especificação de projeto provavelmente indica que esse valor está próximo do ponto de menor custo total para a produção de formaldeído.

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