C3 H8 C3 H6+H2
A conversão de propano a propileno, baseando-se na alimentação total de propano no reator em F2, é 40 %. A taxa de escoamento do produto é 50 kg mols / h.
(b) Qual é a conversão percentual de propano no reator, baseando-se no propano fresco alimentado no processo (F1) ?

Passo 1

Beleza, vamos lá! Nesse exercício, estamos lidando com uma reação química onde o propano ( C3H8) se converte em propileno ( C3H6) e hidrogênio ( H2). O objetivo é descobrir qual é a conversão percentual de propano no reator, baseada na quantidade de propano fresco que entra no processo ( F1). 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 ( F2) é convertido. Mas precisamos relacionar isso com a quantidade de propano fresco F1.

Passo 3

Vamos estabelecer um balanço de matéria para o propano. Suponha que:
  • F1 = fluxo de propano fresco alimentado no processo.
  • F2 = fluxo total de propano na alimentação do reator.
  • X = conversão de propano no reator que queremos encontrar.
Sabemos que F2 é composto por F1 (propano fresco) mais qualquer propano que possa estar vindo de outros lugares, mas como não há outras fontes mencionadas, podemos considerar F2 = F1.

Passo 4

Agora, usando a definição de conversão:
Conversão (%) = ( Quantidade de propano convertidoQuantidade de propano alimentado ) times 100 ã
Dado que 40% de conversão está baseado em F2, e assumimos que F2 = F1, então a conversão baseada em F1 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:
Propano convertido = 50 kg mol/h2 = 25 kg mol/h

Passo 6

Agora, sabendo que 25 kg mol/h é 40% do F1, podemos encontrar F1:
25 kg mol/h = 0,40 times F1 F1 = 250,40 = 62,5 kg mol/h

Passo 7

Finalmente, a conversão percentual de propano com base no F1 é:
Conversão (%) = ( 2562,5 ) times 100 = 40% ã

Resposta

A conversão percentual de propano no reator, baseada no propano fresco alimentado no processo F1, é de 40%.

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