Seu chefe deseja aumentar a produção e para isso faz uma consulta a duas empresas de consultoria e pede para você, engenheiro químico, para avaliar qual das duas alternativas é a mais viável. O aumento da produção desejada exige que a conversão final seja de do reagente .

Propostas

  1. Empresa Marvel S.A consultoria.
    Para alcançar a produção desejada devemos aquecer o último reator fornecendo uma carga térmica de 10000 cal/min.
  2. Empresa Drewcorel S.A
    Para alcançar a produção desejada devemos apenas diluir a alimentação fazendo com que a composição da carga seja de de B e o restante de inerte.
    Dados complementares.
    Cpa= 2,0; Cpb 5,0 e Cp inerte = 1,5, Cpc= 7,0 cal
    de A
    Fao .
    .

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o chefe pediu. A ideia é aumentar a produção mantendo uma conversão final de 50% do reagente A. Temos duas propostas de consultoria:
  1. Empresa Marvel S.A: Para isso, precisamos adicionar uma carga térmica de 10.000 cal/min no último reator.
  2. Empresa Drewcorel S.A: Aqui, a solução é diluir a alimentação para que a composição seja 10% de A, 10% de B e o restante inerte.
Vamos analisar qual dessas alternativas é mais viável usando conceitos de balanço de massa e energia.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa uma conversão de 50% do reagente A. Isso quer dizer que, para cada 10 mols de A que entram no reator, 5 mols reagem e 5 mols permanecem não reagidos.

Passo 3

Análise da Empresa Marvel S.A: Carga Térmica
A proposta aqui é adicionar calor para manter a reação. Vamos calcular a necessidade de calor usando a entalpia da reação.
A entalpia padrão da reação é dada por:
Isso significa que para cada mol de A que reage, liberamos 10 Kcal de calor.
Como a conversão é de 50%, de 10 mols de A, 5 mols reagem. Então, a quantidade de calor liberada:
A carga térmica fornecida é de 10.000 cal/min, que é igual a 10 Kcal/min. Parece que a empresa está fornecendo muito menos calor do que o necessário para compensar a liberação da reação. Isso pode indicar um desequilíbrio térmico.

Passo 4

Análise da Empresa Drewcorel S.A: Diluição da Alimentação
A proposta aqui é diluir a alimentação com inertes. Vamos calcular a nova composição da alimentação.
Com a alimentação original de 10 mol/min de A (F_A0 = 10 mol/min) e uma conversão de 50%, teremos:
Mols de A que reagem: 5 mol/min
Mols de A não reagidos: 5 mol/min
Agora, queremos que na alimentação diluída, apenas 10% seja A, 10% B e 80% inerte.
Vamos determinar as quantidades necessárias de cada componente para manter a conversão desejada.

Passo 5

Comparação das Alternativas
Na proposta da Marvel, a necessidade de calor adicional é mínima comparada ao calor liberado pela reação, o que pode levar a um controle térmico inadequado.
Já na proposta da Drewcorel, ao diluir a alimentação com inertes, conseguimos controlar melhor a temperatura da reação e reduzir o impacto da geração de calor, além de facilitar o gerenciamento da conversão.

Resposta

Após analisar as duas propostas, a Empresa Drewcorel S.A é a mais viável para aumentar a produção mantendo a conversão de 50% do reagente A, pois a diluição da alimentação com inertes permite um melhor controle térmico e operacional da reação.

Exercícios relacionados

Sabendo que a massa especifica da gasolina é . Qual seria sua massa em um tanque com 10.000 litros?
Solução: ou 6,6 toneldas
Dados:
Temperatura de alimentação
inerte = 1,5 .
de A a .
O heptano e o octano são duas substâncias que entram na composição da gasolina. Caso seja misturado de heptano e de octano, qual a densidade da gasolina? Considere e .
Solução:
Calcule a tensão cisalhante existente no movimento de óleo SAE20 a entre duas placas sabendo que a velocidade da placa superior é e a espessura do óleo é de 4 mm .
Óleo SAE viscosidade dinâmica
Solução: