Propano é desidrogenado para formar propeno. A reação de desidrogenação é:
O processo deve ser projetado para uma conversão global de
do propano. Os produtos da reação são separados em duas correntes: a primeira, contendo
e
de
, deixa o processo e é considerada o produto; a segunda contém o restante do
não reagido e
do propeno da corrente de produto, e é reciclada, sendo misturada a carga fresca do reator. Com base nos dados acima, calcule: c) a conversão no reator, em termos percentuais.
Passo 1
Vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos uma reação química onde o propano (
) é desidrogenado para formar propeno (
) e hidrogênio (
). A gente precisa calcular a conversão no reator, ou seja, quanta parte do propano que entra no reator realmente reage, tudo isso sabendo que a conversão global é de 95%. Para resolver isso, vamos precisar usar balanças de massa e entender como as correntes de produto e reciclagem funcionam.
Passo 2
Primeiro, vamos definir as conversões. A conversão global de 95% significa que, considerando todo o propano que entra no processo (incluindo o que é reciclado), 95% dele reage. Aqui, temos duas correntes principais:
- Primeira corrente (produto): Contém
, e 0,555% de . - Segunda corrente (reciclada): Contém o restante de
não reagido e 5% do propeno da primeira corrente.
Vamos precisar relacionar essas correntes para encontrar a conversão no reator.
Passo 3
Vamos assumir que a carga fresca de propano que entra no reator é
. Como temos reciclagem, a quantidade de propano que retorna ao reator é o que não reagiu na primeira passagem. Vamos chamar a conversão no reator de
. Então, a quantidade de propano que reage no reator é
, onde
é o fluxo reciclado.
A conversão global de 95% significa que:
Ou seja:
Mas como
, precisamos relacionar
com os produtos.
Passo 4
Vamos analisar as correntes. Na primeira corrente, temos 0,555% de
não reagido. Isso significa que:
Onde
é o fluxo da primeira corrente. Além disso, na segunda corrente reciclada, temos 5% do propeno da primeira corrente:
Como o propeno total produzido é
(já que 95% do propano foi convertido), podemos relacionar essas informações para encontrar
e, consequentemente,
.
Passo 5
Montando as equações de balanço, sabemos que:
-
Balanço de Propano:
-
Balanço de Propeno:Aqui, consideramos que apenas o propeno da primeira corrente está sendo levado ao produto, e 5% dele é reciclado.
-
Balanço de Hidrogênio:
Não precisamos para este cálculo específico.
Resolvendo essas equações, conseguimos encontrar a relação entre
e
.
Passo 6
Resolvendo o balanço de propeno:
Isso implica que:
Então, o fluxo da primeira corrente é igual à carga fresca. Portanto, o fluxo reciclado
é:
Mas isso não faz sentido, então precisamos reconsiderar nossos balanços.
Passo 7
Vamos refazer os balanços considerando que a conversão no reator afeta apenas a carga fresca e reciclada. Usando a conversão global:
Como a conversão global é 95%, temos:
Então, a conversão no reator é a mesma da conversão global, ou seja, 95%.
Resposta
A conversão no reator é de 95%.
Exercícios relacionados
14- As velocidades do ar antes e depois de um choque oblíquo são
e
, respectivamente, e o ângulo de deflexão é
. Determine o ângulo de choque oblíquo
e a razão de pressões através do choque. Resp:
Classifique os seguintes fluidos com base nos dados de tensão de cisalhamento e taxa de deformação.
a)
a)
|
0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 |
---|---|---|---|---|
|
0 | 1 | 3 | 5 |
7- Um bocal convergente-divergente descarrega ar para dentro de um tubo termicamente isolado, com área de
. Na entrada do tubo
(abs),
e
. Para um escoamento sem choque até um número de Mach igual 1 na saída, calcule o comprimento do tubo.
Propano é desidrogenado para formar propeno. A reação de desidrogenação é:
O processo deve ser projetado para uma conversão global de
do propano. Os produtos da reação são separados em duas correntes: a primeira, contendo
e
de
, deixa o processo e é considerada o produto; a segunda contém o restante do
não reagido e
do propeno da corrente de produto, e é reciclada, sendo misturada a carga fresca do reator. Com base nos dados acima, calcule: a) a composição do produto;