Propano é desidrogenado para formar propeno. A reação de desidrogenação é:
C3 H8 C3 H6+H2
O processo deve ser projetado para uma conversão global de 95 % do propano. Os produtos da reação são separados em duas correntes: a primeira, contendo H2, C3 H6 e 0,555 % de C3 H8, deixa o processo e é considerada o produto; a segunda contém o restante do C3 H8 não reagido e 5 % do propeno da corrente de produto, e é reciclada, sendo misturada a carga fresca do reator. Com base nos dados acima, calcule: b) a razão entre moles reciclados e moles de carga fresca;

Passo 1

Vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. Temos uma reação de desidrogenação do propano ( C3H8) para formar propeno ( C3H6) e hidrogênio ( H2). A reação é:
C3H8 C3H6 + H2
O processo é projetado para converter 95% do propano. Depois da reação, os produtos são separados em duas correntes. A primeira corrente tem hidrogênio, propeno e uma pequena quantidade de propano, e essa é considerada a corrente de produto. A segunda corrente contém o propano que não reagiu e uma parte do propeno que foi reciclada de volta para o reator.
Vamos precisar usar a conta de balanço de massa para resolver esse problema e encontrar a razão entre as moles recicladas e as moles de carga fresca.

Passo 2

Primeiro, vamos definir algumas variáveis para facilitar nossa conta:
  • Seja F a quantidade de moles de propano na carga fresca.
  • Como a conversão é de 95%, a quantidade de propano que reage é 0,95F.
  • Portanto, a quantidade de propano que não reage é F - 0,95F = 0,05F.

Passo 3

Na reação, 1 mol de propano produz 1 mol de propeno e 1 mol de hidrogênio. Assim:
  • Moles de propeno produzidos: 0,95F
  • Moles de hidrogênio produzidos: 0,95F

Passo 4

Agora, vamos olhar para a corrente de produto. Ela contém:
  • 0,555% de C3H8 (propano não reagido)
  • C3H6 (propeno)
  • H2 (hidrogênio)
Como a corrente de produto tem 0,555% de propano, isso significa que ela contém:
0,00555 times Total de mo<=s na corrente de produto = Mo<=s de propano na corrente de produto
No entanto, já sabemos que a quantidade total de propano não reagido é 0,05F, parte disso está na corrente de reciclagem e parte na corrente de produto.

Passo 5

A segunda corrente, que é reciclada, contém:
  • O restante do propano não reagido: 0,05F - 0,00555F = 0,04445F
  • 5% do propeno da corrente de produto: 0,05 times 0,95F = 0,0475F
Portanto, a quantidade total reciclada é:
0,04445F + 0,0475F = 0,09195F

Passo 6

Agora, queremos encontrar a razão entre as moles recicladas e as moles de carga fresca. Isso é simplesmente:
Mo<=s recicladasMo<=s de carga fresca = 0,09195FF = 0,09195

Resposta

A razão entre moles reciclados e moles de carga fresca é aproximadamente 0,092.

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