Capítulo 3 - BALANÇOS DE MASSA NA PRESENÇA DE REAÇÕES

Introdução aos Processos Química
Capítulo 3 - BALANÇOS DE MASSA NA PRESENÇA DE
REAÇÕES QUÍMICAS
3.1 - Revisão
Antes de tratar os balanços de massa em sistemas envolvendo a presença de reações
químicas são recordados alguns conceitos importantes quando há a presença de reações.
•
Reação Química:
Transformação de uma ou mais substâncias, denominadas reagentes, em outras
substâncias, denominadas produtos.
•
Estequiometria:
É a teoria das proporções nas quais as espécies químicas se combinam.
•
Equação Química:
A equação química é uma representação simbólica da reação química. Também
chamada de equação estequiométrica, ela relaciona as substâncias envolvidas na reação
química e indica a proporção entre os reagentes e os produtos. Tomando como exemplo:
2 SO2 + O2 → 2 SO3
;
verifica-se que é possível extrair informações qualitativas (as substância que se combinam,
chamadas de reagentes (SO2 e O2), e as que são obtidas, chamadas de produtos(SO3)) e
quantitativas (em que proporções elas se combinam e são obtidas) desta expressão. Assim,
tem-se:
2 moléculas de SO2 + 1 molécula de O2 →
2 moléculas de SO3
;
que, multiplicada pelo número de Avogadro (x 6,02 x 1023), fornece
90
Introdução aos Processos Química
2 mol de SO2
+
1 mol de O2
→
2 mol de SO3
.
Uma equação estequiométrica válida deve estar balanceada, isto é, o número de
átomos de cada espécie atômica deve ser o mesmo nos dois lados da equação, pois não há
geração nem destruição de átomos em uma reação química.
•
Coeficientes Estequiométricos:
Indicam o número de moles de cada espécie química envolvida na reação
química, que a torna balanceada. São escritos no lado esquerdo de cada símbolo
correspondente às espécies químicas presentes. Na equação em análise:
2 SO2 + O2 → 2 SO3
;
os coeficientes estequiométricos são:
2
para o SO2
;
1
para o O2
;
2
para o SO3
.
Note que a relação indicada nas equações estequiométricas é em base molar. Então,
não necessariamente o número total de moles dos reagentes é igual ao dos produtos, como
ocorre em relação à massa total! É possível haver um aumento ou uma diminuição do número
de moles totais em uma reação química. Isto pode ser visto na reação em análise:
2 SO2 + O2 → 2 SO3
;
que, em base molar representa:
Reagentes:
3 moles no total
;
Produto:
2 moles no total
.
Sendo as massa moleculares das substâncias envolvidas na reação:
SO2
(32 + 16 x 2) = 64 g/gmol
;
O2
16 x 2
= 32 g/gmol
;
SO3
(32 + 16 x 3) = 80 g/gmol
;
91
Introdução aos Processos Química
tem-se, em base mássica:
Reagentes:
2 x 64 + 2 x 16 = 160 g no total
;
Produto:
2 x 80
;
= 160 g no total
igualdade imposta pelo princípio da conservação da massa!
•
Razão Estequiométrica: (re)
A razão estequiométrica entre duas substâncias que participam de uma reação
química é a razão entre os seus respectivos coeficientes estequiométricos, estando a equação
balanceada.
A razão estequiométrica pode ser utilizada como um fator de conversão que
permite calcular a quantidade de um reagente(ou produto) que é consumido(ou produzido),
quando é fornecida uma quantidade de um outro composto que participa da reação.
Voltando a nosso equação exemplo:
2 SO2 + O2 → 2 SO3
;
tem-se como razões estequiométricas:
re =
2 mol SO 3 produzidos
1 mol O 2 consumido
;
re =
1 mol O 2 consumido
2 mol SO 2 consumidos
, etc.
Exemplo:
Qual a quantidade de O2 necessária para produzir 1600 kg/h de SO3?
1600
kg SO 3 prod.
h
1 kmol SO 3
80 kg SO3
(Massa Molar) -1
= 10
1 kmol O 2 reag.
=
2 kmol SO 3 prod.
(re)
kmol O 2 cons. 32 kg O 2
kg O 2
= 320
h
1 kmol O 2
h
92
Introdução aos Processos Química
Note que como as equações estequiométricas são escritas em base molar, cálculos
envolvendo reações químicas são mais diretos nesta base. Assim, no exemplo anterior, antes
de fazer o cálculo do consumo de oxigênio, a informação fornecida foi passada para a base
molar através da utilização da massa molar do SO3. Obtido o resultado, em base molar,
novamente a massa molar do O2 é utilizada para se conhecer a resposta em termos mássicos.
3.2 - Alguns Conceitos Utilizados na Cinética Química
•
Reagente Limite e Reagente em Excesso:
É comum situações nas quais as reações químicas são conduzidas com a
introdução de reagentes em quantidades diferentes daquelas indicadas pela estequiometria da
reação. Assim, aparecem os conceitos de reagente limite e reagente em excesso. Reagente
limite é aquele que encontra-se no meio reacional em menor quantidade, em termos
estequiométricos. Todos os outros reagentes são chamados de reagentes em excesso. Note que
em função da própria definição, se a reação for conduzida até o final, o reagente limite é o que
desaparece primeiro.
Podemos identificar facilmente o reagente limite em um meio reacional
calculando uma razão, para cada reagente, entre o número de moles efetivamente adicionados
e o número de moles estequimetricamente necessários. Esta razão apresentará o menor valor
para o reagente limite.
Imagine que a reação que estamos utilizando como exemplo,
2 SO2 + O2 → 2 SO3
,
seja conduzida com a adição de 150 mol de SO2 e 100 mol de O2. Nesta condição, qual o
reagente limite?
Calculando as razões definidas para cada um dos reagentes:
rSO 2 =
rO 2 =
150 mol adicionados
= 75
2 mol estequiométricos
100 mol adicionados
= 100
1 mol estequiométricos
93
Introdução aos Processos Química
Verificamos então que o SO2 é o reagente limite nestas condições, apesar de haver a
adição de um número de moles superior desta substância. Isto ocorre pois a reação necessita
de um número de moles maior desta substância.
•
Percentual em Excesso de um Reagente:
A quantidade em excesso de um reagente pode ser representada pelo seu
percentual em excesso. Ele é definido como o percentual representativo do excesso em que é
adicionado determinado reagente em relação à quantidade necessária, deste mesmo reagente,
para reagir com a quantidade utilizada do reagente limite. Ou seja:
% excesso =&
n - ne
moles em excesso
× 100 =
× 100
moles para reagir com o limite
ne
,
onde n é o número de moles alimentados do reagente em excesso e ne é o número de moles do
reagente em excesso para reagirem com o número de moles presentes do reagente limite.
•
Grau de Conversão de um Reagente:
O grau de conversão (ou simplesmente conversão) de um reagente indica uma
relação quantitativa entre o número de moles alimentados no meio reacional e o número de
moles de efetivamente reagem, de uma determinada substância. A conversão pode ser
apresentada em termos percentuais,
Conversão de i (%) =&
moles de i que reagem
× 100
moles de i que entram
Note que, em um processo operando em regime estacionário, a quantidade de moles da
espécie química i que reagem é igual a diferença entre a quantidade de moles de i que entra
(nent) e a quantidade de moles de i que sai (nsai). Desta forma, em regime estacionário:
Conversão de i (%) =&
n ent - n sai
× 100
n ent
.
94
Introdução aos Processos Química
•
Grau de Completação:
O grau de completação é o grau de conversão calculado em relação ao reagente
limite. Ele representa a parcela do limite que reage, podendo ser diferente da unidade em
função de diversos motivos. Entre as causas para a não conversão completa do reagente limite
em um reator químico pode estar o fato da misturação no interior do reator não ser perfeita,
gerando a possibilidade de moléculas do reagente limite atravessarem o reator sem entrar em
contato com as moléculas do ou dos outros reagentes.
Exemplo Ilustrativo:
Acrilonitrila é produzida por uma reação envolvendo propileno, amônia e oxigênio,
representada pela equação química:
C3H6 + NH3 + (3/2) O2
→
C3H3N + 3 H2O
.
A alimentação contém 10% de C3H6 , 12% de NH3 e 78% de ar, em base molar. Com base
nas informações fornecidas, responda:
a) Qual o reagente limite? Qual o percentual em excesso dos outros reagentes?
b) Calcule a razão kmol de C3H3N produzidos por kmol de NH3 alimentados, para
uma conversão de 30% do reagente limite.
Esquema, com as informações fornecidas:
Alimentação
Base: 100 kmol
Produtos
Q = ?
REATOR
C3H3N
10 kmol C3H6
C3H6
12 kmol NH3
78 kmol Ar (0,21 de O2 e 0,79 de N2) NH3
O2 e
N
95
Introdução aos Processos Química
Solução:
i) Verificação se a equação química fornecida está balanceada: Sim!
ii) Quantidade de O2 e N2 alimentadas:
O 2 e = 0,21 x 78 = 16,4 kmol de O2
N 2 e = 0,79 x 78 = 61,6 kmol de N 2
iii) Identificação do reagente limite:
Número de moles estequiométricos: nest . Da reação química tem-se diretamente:
1 mol C3H6
+ 1 mol de NH3
+ 1,5 mol de O2
Número de moles disponíveis(que entram): ne . Das informações fornecidas:
10 mol C3H6 + 12 mol de NH3 + 16,4 mol de O2
Com estes dados, pode-se construir a seguinte tabela:
Composto
nest
ne
ne / nest
C3H6
1
10
10
NH3
1
12
12
O2
1,5
16,4
10,9
Assim, verifica-se que o C3H6 é o reagente limite.
iv) % em excesso dos outros reagentes:
Antes de determinar o excesso dos outros reagentes, deve-se calcular as
quantidades estequiométricas dos outros reagentes em relação ao reagente limite. Este cálculo
é efetuado utilizando-se as respectivas razões estequiométricas:
NH 3
O2
→
→
10 mol C3H 6
10 mol C3H 6
1 mol NH 3
= 10 mol de NH 3
1 mol C3H 6
1,5 mol O 2
= 15 mol de O2
1 mol C3H 6
,
.
96
Introdução aos Processos Química
v) Razão kmol de C3H3N produzidos / kmol de NH3 alimentados, para um grau de
conversão do C3H6 igual a 30%:
Sendo o grau de conversão do C3H6 igual a 30%, em função de sua definição
tem-se:
C3H 6 e - C3H 6
C3H 6
s
= 0,3
⇒
10 - C 3 H 6
s
10
e
= 0,3
⇒
C3H 6
s
= 7 kmol
então reagem:
C3H 6
reage
= C3H 6
e
- C 3 H 6 s = 10 - 7 = 3 kmol
Utilizando o conceito de razão estequiométrica:
3 kmol C 3 H 6
reagem
×
1 kmol C 3 H 3 N produzido
1 kmol C 3 H 6
= 3 kmol C 3 H 3 N produzidos
reage
Então, a razão solicitada é:
Razão =
•
3 kmol C 3 H 3 N produzidos
12 kmol NH 3
= 0,25
.
entram
Seletividade e Rendimento:
Na maioria dos processos os reagentes formam o produto desejado em uma
reação simples. Entretanto, os reagentes normalmente também se combinam em outras rotas
químicas, assim como o produto formado também pode reagir formando produtos
indesejáveis. O resultado líquido destas reações paralelas (laterais) é a perda de reagentes, ou
seja uma perda econômica. Em outras palavras, nem todo o reagente alimentado é convertido
no produto desejado. Parte é gasta, irreversivelmente, nesta reações paralelas.
Um exemplo é o processo de cloração de benzeno, onde o produto desejado é o
monoclorobenzeno. Neste processo, realizado através do borbulhamento de cloro gasoso em
97
Introdução aos Processos Química
benzeno líquido, além da cloração há também a dicloração e a tricloração, formando
diclorobenzeno e triclorobenzeno que devem ser posteriormente separados do monocloro.
Os conceitos de seletividade e de rendimento são usados para indicar, em termos
relativos, a ocorrência de uma reação desejada em relação a reações laterais competitivas.
A seletividade (Sel) de um processo em relação a um determinado produto indesejado
é definida como:
Sel =
moles formados de produto desejado
moles formados de determinado produto indesejado
O rendimento pode ser representado em relação a duas referências: (i) alimentação do
reator (Rendal) e (ii) consumo de reagente (Rendcon). As respectivas definições são:
Rend al =
moles formados de produto desejado
moles alimentados de reagente limite
Rend con =
moles formados de produto desejado
moles consumidos de reagente limite
Observe que, pelas definições, o rendimento e a seletividade crescem quando a
ocorrência de reações indesejadas diminui.
Outro fato que deve ser ressaltado é que as definições destes parâmetros cinéticos são
baseadas em números de moles. Assim, cálculos efetuados na base mássica normalmente
geram resultados errados! Somente em situações onde todos os termos da equações de
definição envolvem dados relativos a um mesmo componente, como por exemplo a
conversão, cálculos efetuados na base mássica levam ao mesmo resultado dos efetuados na
base molar.
98
Introdução aos Processos Química
Exemplo Ilustrativo:
As reações:
C2H6
→
C2H6 + H2
→ 2 CH4
C2H4 + H2
ocorrem em um reator contínuo, operando em estado estacionário. As vazões molares na
corrente de alimentação e na corrente de produto são iguais a 100 kmol/h e 140 kmol/h,
respectivamente. As composições das correntes em base molar são:
Alimentação
Produto
C2H6
85%
C2H6
30,3%
Inertes 15%
C2H4
28,6%
H2
26,8%
CH4
3,6%
Inerte
10,7%
Com base nas informações fornecidas, calcule:
a) A conversão do C2H6.
b) O rendimento do C2H4 com base na alimentação e no consumo de reagente.
c) A seletividade do C2H4 em relação ao CH4.
Solução:
•
Reações balanceadas? Sim.
•
Base de cálculo: Vazões fornecidas.
Figura:
99
Introdução aos Processos Química
•
Conversão de C2H6:
Pela definição de conversão:
C2H 6 e - C2H6
C2H6
•
•
=
e
0,85 × 100 - 0,303 × 140
= 0,501 ⇒ 50,1 %
0,85 × 100
Rendimento com base na alimentação:
C2H4
s
C2H6
e
0,286 × 140
= 0,471
0,85 × 100
=
Rendimento com base no consumo:
C2H 4
=
s
C2H6 e - C2H6
•
s
s
0,286 × 140
= 0,940
0,85 × 100 - 0,303 × 140
Seletividade do C2H4 relativa ao CH4:
C2H 4
CH 4
s
s
=
0,286 × 140
= 7,94
0,036 × 140
3.3 – Balanços de Massa
A presença de reação química no interior do volume de controle leva a necessidade de
preocupação em relação ao termo de geração, mesmo com uma operação em regime
estacionário.
Como já discutido no capítulo anterior, se efetuarmos o balanço em termos mássicos a
geração aparecerá somente nos balanços por componentes. Em termos molares, de acordo
com os coeficientes estequiométricos da reação, pode haver geração também em termos
globais. Esse fato ocorre quando o somatório dos coeficientes estequiométricos dos reagentes
é diferente do somatório dos coeficientes estequiométricos dos produtos. Todavia, devido ao
fato da equação estequiométrica fornecer informações diretamente em relação aos
componentes, ao escrever o sistema de equações gerado pelo balanço de massa, normalmente
utiliza-se as equações dos balanços por componentes, deixando de fora a equação do balanço
global.
100
Introdução aos Processos Química
Se lembrarmos do conceito de grau de liberdade, constatamos que o aparecimento do
termo de geração em nossas equações trás a necessidade de informações adicionais para
podermos resolver o sistema de equações formado pelo balanço de massa. Estas informações
adicionais (equações matemáticas) são fornecidas pelas equações estequiométricas e, quando
a reação química não ocorre completamente ou há mais de uma reação presente, os
parâmetros cinéticos também devem ser utilizados.
Os balanços de massa com a presença de reações químicas são normalmente efetuados
na base molar, pois as informações vindas das reações químicas são fornecidas
invariavelmente nesta base. Muitas vezes, quando as informações sobre a reação não são bem
conhecidas os balanços por componentes são substituídos por balanços atômicos, nos quais,
mesmo com a presença de reações químicas, a geração é nula.
Exemplo Ilustrativo:
Seja a desidrogenação de etano conduzida em reator contínuo, em estado estacionário.
A reação é:
C2H6
→
C2H4 + H2
100 mol/min são alimentados no reator e na corrente do produto formado há uma vazão de
hidrogênio igual a 40 mol/min. Com base nas informações fornecidas, determine as
quantidades de etano (q1) e eteno (q2) na corrente de produto.
Figura:
Solução:
•
A equação está balanceada e não há problemas de unidades.
•
Pela estequiometria, quando são formados 40 mol de H2 , reagem 40 mol de C2H6
e também são formados 40 mol de C2H4.
101
Introdução aos Processos Química
•
Balanços de massa por componente:
C2H6:
ent - sai + g = 0
100 – q1 - 40 = 0
C2H4:
e
- s + g = 0
0
– q2 + 40 = 0
⇒
q1 = 60 mol/min.
⇒
q1 = 40 mol/min.
# em termos atômicos:
C:
ent = sai
100 mol C 2 H 6 ×
2 mol C
2 mol C
2 mol C
= q 1 mol C 2 H 6 ×
+ q 2 mol C 2 H 4 ×
1 mol C 2 H 6
1 mol C 2 H 6
1 mol C 2 H 4
⇒
q1 + q2 = 100
H:
(1)
ent = sai
100 mol C 2 H 6 ×
6 mol H
2 mol H
2 mol C
= 40 mol H 2 ×
+ q 1 mol C 2 H 6 ×
+
1 mol C 2 H 6
1 mol H 2
1 mol C 2 H 6
+ q 2 mol C 2 H 4 ×
⇒
4 mol H
1 mol C 2 H 4
3 q1 + 2 q2 = 260
(2)
Resolvendo o sistema formado pelas eqs. (1) e (2):
q1 = 60 mol/min de C2H6
e
q2 = 40 mol/min de C2H4 .
Exemplo Ilustrativo:
Metano é queimado com oxigênio, formando dióxido de carbono e água. A
alimentação do reator é formada por 20% de CH4 , 60% de O2 e 20% de CO2 em base
molar. A queima é efetuada com uma conversão do reagente limite de 90%. Com base nas
informações fornecidas, determine:
(a) A composição, em base molar, do produto formado.
(b) A vazão do produto formado nas condições especificadas, se a vazão da mistura
alimentada no reator for igual a 150 mol/h.
102
Introdução aos Processos Química
Solução:
Será apresentada uma forma de resolução que trata o item (a) de forma independente
em relação ao item (b).
•
Equação envolvida:
→
CH4 + 2 O2
•
CO2 + 2 H2O
Definição do reagente limite: tomando como base 100 mol de alimentação, tem-se
na corrente de alimentação:
20 mol CH4 ; 60 mol O2 ; 20 mol de CO2
Fazendo a razão entre quantidades e coeficientes estequiométricos dos
reagentes:
CH4 : 20/1 = 20;
O2 : 60/2 = 30.
Assim, o metano é o reagente limite e, conseqüentemente, o oxigênio encontrase em excesso.
•
Continuando com a base de cálculo igual a 100 mol de alimentação:
Figura:
Da definição de conversão:
Conv. = 0,9 =
CH 4 e - CH 4
CH 4
e
s
=
20 - n CH4
20
s
⇒ n CH4
s
= 2 mol CH 4
Da informação retirada da conversão fornecida, completa-se as informações
relativas à reação química, utilizando-se as razões estequiométricas:
CH 4
reage
= CH 4
e
- CH 4 s = 20 - 2 = 18 mol
103
Introdução aos Processos Química
O2
reage
reage
×
2 mol O 2
= 18 × 2 = 36 mol
1 mol CH 4
= CH 4
reage
×
1 mol CO 2
= 18 × 1 = 18 mol
1 mol CH 4
H 2 O formado = CH 4
reage
×
2 mol H 2 O
= 18 × 2 = 36 mol
1 mol CH 4
CO 2
•
= CH 4
formado
Balanços por componente:
CH4:
Da conversão vem diretamente que: nCH4 = 2 mol.
CO2 :
ent - sai + g = 0
20 – nCO2 + 18 = 0
H2O :
nCO2 = 38 mol.
⇒
nH2O = 36 mol.
⇒
nO2 = 24 mol.
ent - sai + g = 0
0 – nH2O + 36 = 0
O2 :
⇒
ent - sai + g = 0
60 – nO2 - 36 = 0
Note que nCH4 + nCO2 + nH2O + nO2 = 100 mol, igual à alimentação. Isto ocorre pois na
equação química, os somatórios dos coeficientes esquiométricos dos reagentes e dos produtos
são iguais.
•
No item (b) temos a alimentação de 150 mol/h, que toma o lugar da base utilizada
anteriormente de 100 mol de alimentação.
3.3.1 – Conversões em Sistemas com Reciclo
Em processos com reciclo, a conversão pode ser informada de duas formas distintas. A
conversão global (CG), que está baseada em informações relacionadas à entrada e à saída do
processo como um todo, e a conversão no reator (CR) ou de simples passo, baseada nos dados
na alimentação e na saída do reator. Na figura 3.3.1.1 é mostrado um esquema de um processo
com reciclo e também apresentadas as variáveis pertinentes para a determinação destas
conversões.
104
Introdução aos Processos Química
FIGURA falta
Figura 3.3.1.1 – Conversão em Processos com Reciclo
Conversão Global =&
∴
Conversão no Reator =&
∴
moles reagente entrando no processo - moles reagente saindo do processo
moles reagente entrando no processo
CG =
n ent - n sai
n ent
moles reagente entrando no reator - moles reagente saindo do reator
moles reagente entrando no reator
n *ent - n *sai
CR =
n *ent
Estas conversões podem ser apresentadas em termos de porcentagens.
Observe o exemplo mostrado na figura 3.3.1.2. Veja que, em uma reação A → B,
apesar de 75% do reagente (A) ser consumido ao passar pelo reator, ele é recuperado
completamente através do reciclo. Neste exemplo, a conversão no reator é de 75% e a
conversão global é de 100%, pois a quantidade de A que sai do processo é nula.
Falta figura.
Figura 3.3.1.2 – Exemplo de Processo com Reciclo, Reação A → B.
105
Introdução aos Processos Química
Exemplo Ilustrativo:
Propano é desidrogenado para formar propeno em um reator catalítico. A reação de
desidrogenação é:
C3H8
→
C3H6 + 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 , C3H6 e 0,555% de C3H8 ,
deixa o processo e é considerada o produto; a segunda contém o restante do C3H8 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:
(a) a composição do produto;
(b) a razão entre moles reciclados e moles de carga fresca;
(c) a conversão no reator, em termos percentuais.
Solução:
•
Definição da base de cálculo: 100 mol de carga fresca.
•
Cálculos efetuados na base molar.
•
Esquema do processo:
Falta figura:
•
Tomando como referência as vazões molares definidas no esquema, deve-se
calcular:
∑Q
No item (a):
yi = Qi
No item (b):
Razão = (R 1 + R 2 ) 100 ;
i
, onde yi é a fração molar de cada
componente;
106
Introdução aos Processos Química
No item (c):
•
CR =
(100 + R 1 ) -
P1
× 100
100 + R 1
Antes de iniciar os balanços, é bom organizar e tirar as informações dos dados
fornecidos.
Da conversão global, tem-se:
CG = 0,95 =
100 - Q 1
100
⇒
Q 1 = 5 mol
Informações adicionais:
Q1 = 0,00555 P1
R2 = 0,05 Q2
•
Balanços em um volume de controle que envolve todo o processo:
C3H8 :
e
- s + g = 0
100 - Q 1 - C 3 H 8
C3H6 :
e
⇒
= 0
reage
- s + g = 0
0 - Q2 + C3H 6
produzido
⇒
C3H 8
reage
= 95 mol
⇒
= 0
como,
pela
estequimetria: C 3 H 6
H2 :
e
produzido
= C3H 8
- s + g = 0
0 - Q3 + H 2
produzido
⇒
Q 2 = 95 mol.
⇒
= 0
como, pela estequimetria: H 2
•
reage
produzido
= C3H8
reage
⇒
Q 3 = 95 mol.
Composição da corrente de saída:
y C3H8 =
Q1
5
=
= 0,026
5
+
95
+
95
Q
∑ i
y C3H6 =
Q2
95
=
= 0,487
5
+
95
+
95
Q
∑ i
107
Introdução aos Processos Química
y H2
•
=
Q3
95
=
= 0,487
∑ Q i 5 + 95 + 95
Para buscar informações em relação à corrente de reciclo, deve-se utilizar outro
volume de controle. Definindo um VC ao redor do separador, tem-se:
C3H8 :
P1 = Q 1 + R 1
lembrando de uma das informações adicionais:
Q1 = 0,00555 P1
e que
Q1 = 5 mol
Substituindo os valores de Q1 e de P1
•
P1 = 901 mol.
R1 = 896 mol.
Conhecido Q2 , o valor de R2 vem da segunda informação adicional:
R2 = 0,05 Q2 = 0,05 x 95
•
⇒
⇒
⇒ R2 = 4,75 mol.
A razão entre as vazões de reciclo e de carga fresca é então:
Razão = (896 + 4,75) 100 = 9,0 .
•
Conversão no Reator:
CR =
(100 + 896) 100 + 896
901
× 100
⇒
CR = 9,5 %
108