Suponha que o metanol recuperado é reciclado para o reator e que a conversão no mesmo permanece em 60 %. Sem fazer nenhum cálculo, prove que você tem informação suficiente para determinar a vazão de alimentação fresca de metanol necessária ( kmol / h ) e as vazões ( kmol / h ) nas quais o metanol entra e sai do reator. Faça depois os cálculos. R: Carga fresca =30,0 kmol / h; Alimentação do reator =50,0 kmol / h; Saída do reator =20,0 kmol / h.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre reciclagem de metanol em um reator, onde a conversão é de 60%. O que queremos é descobrir a vazão de alimentação fresca de metanol necessária e também as vazões que entram e saem do reator. Para isso, vamos usar conceitos de balanço de matéria, que é essencial para resolver problemas de fluxo e reações químicas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que significa reciclar o metanol. Quando reciclamos o metanol, parte do produto que sai do reator é devolvida como alimentação. Isso significa que a alimentação total do reator é a soma da alimentação fresca e da reciclagem.

Passo 3

Vamos definir as variáveis:
  • : Vazão de alimentação fresca (kmol/h)
  • : Vazão de reciclagem (kmol/h)
  • : Vazão de entrada no reator (kmol/h)
  • : Vazão de saída do reator (kmol/h)
Sabemos que a conversão .

Passo 4

No balanço de matéria para o metanol, temos:
Fin = Ff + Fr
Fout = Fin times (1 - X)
Como a reciclagem é aquela parte que sai do reator e volta para a entrada, temos:
Fr = Fout

Passo 5

Substituindo Fin = Ff + Fout na primeira equação:
Fin = Ff + Fin times (1 - X)
Agora, vamos resolver para .

Passo 6

Isolando Fin = Ff + Fin times (1 - 0,6) :
Fin = Ff + 0,4 Fin
Fin - 0,4 Fin = Ff
0,6 Fin = Ff
Fin = Ff0,6
Isso mostra que com a conversão e o fato de reciclar, podemos relacionar e .

Passo 7

Dado que Fin = Ff + 0,4 Fin e Ff = Fin - 0,4 Fin , podemos substituir:
Ff = 0,6 Fin
Como já vimos antes, isso confirma que .

Passo 8

Agora, para encontrar os valores numéricos, usamos a resposta fornecida: carga fresca Fin = 30,00,6 = 50,0 kmol/h .
Substituindo na equação:

Passo 9

Agora, encontramos a vazão de saída do reator:
Fout = 0,4 times 50,0 = 20,0 kmol/h

Resposta

Carga fresca ; Alimentação do reator ; Saída do reator .

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