A conversão de propano a propileno, baseando-se na alimentação total de propano no reator em
, é
. A taxa de escoamento do produto é 50 kg mols
.
(b) Qual é a conversão percentual de propano no reator, baseando-se no propano fresco alimentado no processo
?
(b) Qual é a conversão percentual de propano no reator, baseando-se no propano fresco alimentado no processo
Passo 1
Beleza, vamos lá! Nesse exercício, estamos lidando com uma reação química onde o propano (
) se converte em propileno (
) e hidrogênio (
). O objetivo é descobrir qual é a conversão percentual de propano no reator, baseada na quantidade de propano fresco que entra no processo (
). Para resolver isso, vamos usar conceitos de balanço de matéria e conversão química.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa conversão. Conversão é a fração do reagente que reage em relação à quantidade que entra no sistema. No caso, sabemos que 40% do propano na alimentação total do reator (
) é convertido. Mas precisamos relacionar isso com a quantidade de propano fresco
.
Passo 3
Vamos estabelecer um balanço de matéria para o propano. Suponha que:
-
= fluxo de propano fresco alimentado no processo. -
= fluxo total de propano na alimentação do reator. -
= conversão de propano no reator que queremos encontrar.
Sabemos que
é composto por
(propano fresco) mais qualquer propano que possa estar vindo de outros lugares, mas como não há outras fontes mencionadas, podemos considerar
.
Passo 4
Agora, usando a definição de conversão:
Dado que 40% de conversão está baseado em
, e assumimos que
, então a conversão baseada em
também será 40%.
Passo 5
Porém, temos que verificar com o fluxo do produto. Sabemos que o fluxo do produto é 50 kg mol/h, que corresponde aos produtos da reação: propileno e hidrogênio. A estequiometria da reação mostra que, para cada mol de propano convertido, produzimos 1 mol de propileno e 1 mol de hidrogênio, totalizando 2 mols de produto.
Então, 50 kg mol/h = 2 mols de produto por cada mol de propano convertido. Portanto, a quantidade de propano convertido é:
Passo 6
Agora, sabendo que 25 kg mol/h é 40% do
, podemos encontrar
:
Passo 7
Finalmente, a conversão percentual de propano com base no
é:
Resposta
A conversão percentual de propano no reator, baseada no propano fresco alimentado no processo
, é de 40%.