Lista de exercicios sobre reciclo e balanço de massa, Exercícios de Princípios Químicos

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Balanço de Massa e Energia Profª Shirley Nascimento Belém, 22 de 0utubro de 2018.

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ

INSTITUTO DE TECNOLOGIA/FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA

EQ-01022 – Balanço de Massa e Energia

Balanço material com reação química sem e com correntes especiais

1. No processo mostrado abaixo, calcule: a) Os coeficientes estequiométricos dos reagentes e dos produtos b) A extensão máxima de reação pra cada um dos reagentes c) O reagente limitante d) O reagente em excesso e a porcentagem em excesso e) A conversão da reação em relação ao RL f) A composição molar (%) do produto de saída do reator
2. Em um processo para produção de NH 3 os dados são mostrados na tabela abaixo. Determine a extensão da reação química e a composição molar (%) do produto final na saída do reator.

N 2 + 3 H 2 ↔ 2 NH 3

Composto Alimentação Produto N 2 100 g H 2 50 g NH 3 5 g 90 g

3. Um reator de síntese de amônia opera segundo a reação: N 2 + 3 H 2 → 2 NH 3

Alimentando-se o reator com 20% em excesso de H 2 , calcular a composição na saída do reator para uma conversão de 80% em relação ao N 2 alimentado.

4. A acrilonitrila é produzida através da reação do propileno, amônia e oxigênio de acordo com a reação: C 3 H 6 + NH 3 + 3/2 O 2 → C 3 H 3 N + 3 H 2 O

A alimentação contém 10% em mol de propileno, 12% em mol de amônia e 78% em mol de ar. A conversão alcançada é de 30% do reagente limitante. Tomando como base 100 moles de alimentação, determine (a) o reagente limitante, (b) a porcentagem em excesso dos reagentes que se encontram em excesso e a composição química em % da corrente de saída, em (c) base seca e (d) base úmida.

5. Ciclohexano pode ser produzido pela reação de benzeno e hidrogênio, de acordo com a reação:

C 6 H 6 + 3 H 2 → C 6 H 12

Para o processo mostrado abaixo, determine a razão entre a corrente de reciclo e a alimentação fresca (R/F), se a conversão global do benzeno for de 95% e a conversão para uma única passagem no reator for de 20%. Considere que um excesso de 20% de H 2 seja usado na alimentação fresca e que a composição molar da corrente de reciclo seja de 22,74% de benzeno e 77,26% de hidrogênio.

Balanço de Massa e Energia Profª Shirley Nascimento Belém, 22 de outubro de 2018.

6. A glicose isomerase imobilizada é usada como catalisador na produção de frutose a partir da glicose, num reator de leito fixo, que utiliza água como solvente. Calcular a conversão por passe, para uma carga fresca de glicose e água a 40%, sabendo-se ainda que a carga combinada (carga fresca + reciclo) contém 4% de frutose e que a razão entre as correntes de produto e reciclo (P/R) é igual a 8,33. Reação que ocorre no reator: Glicose → Frutose

7. No processo descrito na figura abaixo, sabe-se que 30% de um composto A sejam convertidos em um composto B em uma única etapa no reator. Pede-se que seja calculada a corrente de reciclo (R) com base na alimentação de 100 moles de carga fresca (F). Calcule também a composição da corrente na saída do reator (H). Reação que ocorre no reator: A → B

8. Existe considerável interesse na conversão do carvão em produtos líquidos mais convenientes para subsequente produção de produtos químicos. Dois dos principais gases que podem ser gerados, sob condições adequadas a partir da combustão do carvão in situ na presença de vapor, são H 2 e CO 2. Esses dois gases podem ser combinados para formar metanol de acordo com a seguinte equação CO + 2 H 2 → CH 3 OH. A alimentação do reator é composta de H 2 (67,3%), CO (32,5%) e CH 4 (0,2%) que não participa da reação. A corrente de reciclo é purgada com o objetivo de diminuir a concentração de CH 4 no reciclo. Sabendo-se que a conversão no reator é de 80% e que a porcentagem de CH 4 na alimentação virgem é de 0,05%, calcule a composição e as correntes do problema para 100 moles de alimentação no reator.