Suponha que o metanol recuperado é reciclado para o reator e que a conversão no mesmo permanece em
. Sem fazer nenhum cálculo, prove que você tem informação suficiente para determinar a vazão de alimentação fresca de metanol necessária (
) e as vazões (
) nas quais o metanol entra e sai do reator. Faça depois os cálculos. R: Carga fresca
; Alimentação do reator
; Saída do reator
.
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:
Como a reciclagem é aquela parte que sai do reator e volta para a entrada, temos:
Passo 5
Substituindo
na primeira equação:
Agora, vamos resolver para
.
Passo 6
Isolando
:
Isso mostra que com a conversão e o fato de reciclar, podemos relacionar
e
.
Passo 7
Dado que
e
, podemos substituir:
Como já vimos antes, isso confirma que
.
Passo 8
Agora, para encontrar os valores numéricos, usamos a resposta fornecida: carga fresca
.
Substituindo na equação:
Passo 9
Agora, encontramos a vazão de saída do reator:
Resposta
Carga fresca
; Alimentação do reator
; Saída do reator
.