quimica aula 5

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Processos 
Químicos de 
Fabricação
Programação:
- Reciclo e desvio
- Reagente Limitante e em Excesso,
Conversão Fracional e Extensão da Reação.
- Estequiometria de reações
- Equilíbrio Químico
RECICLO
Exemplo: Balanços de Massa e Energia em um Condicionador de Ar
Ar úmido contendo 4,00% molar de vapor de água deve ser resfriado e desumidificado até um
teor de água de 1,70% molar de H2O. A corrente de ar úmido é combinada com uma corrente
de reciclo de ar previamente desumidificado e passada através do resfriador. A corrente
combinada que entra na unidade contém 2,30% molar de H2O. No condicionador de ar, parte
da água na corrente de alimentação é condensada e removida como líquido. Uma fração do ar
desumidificado que sai do resfriador é reciclado e o restante é usado para resfriar um cômodo.
Tomando como base 100 mols de ar desumidificado entrando no cômodo, calcule os mols de ar
úmido, os mols de água condensada e os mols de ar desumidificado reciclados
Desenhem o fluxograma 
com todas as notações dos 
dados informados e 
incógnitas
Análise dos graus de liberdade, sistema global:
ngl (= nincógnitas – neqs indep)
Todos os balanços têm a forma entrada = saída
Desafio: tentem calcular 
mais alguma incógnita!
Existem várias razões para usar reciclo em um processo químico, além daquela citada
anteriormente (recuperação e reutilização de reagentes não consumidos), incluindo o
seguinte:
Recuperação de catalisador.
Diluição de uma corrente de processo. Suponha que uma lama (uma suspensão de 
sólidos em um líquido) é alimentada a um filtro. 
Controle de uma variável de processo. Suponha que uma reação libera uma 
quantidade extremamente grande de calor, dificultando e encarecendo o controle do 
reator. 
Circulação de um fluido de trabalho. O exemplo mais comum desta aplicação é o ciclo 
de refrigeração usado em geladeiras e condicionadores de ar.
Um procedimento que é bastante em comum com o reciclo é o desvio (by-pass), no qual 
uma fração da alimentação de uma unidade de processo é desviada ao redor da unidade 
e combinada com a corrente de saída da mesma.
ESTEQUIOMETRIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS
A ocorrência de uma reação química dentro de um processo traz várias complicações 
para os procedimentos de cálculo de balanço de massa descritos anteriormente.
Revisaremos a terminologia usada nestes casos e descreveremos procedimentos para 
realizar os cálculos de balanços de massa em sistemas reativos.
Algumas Relações estequiométricas:
Uma equação estequiométrica válida deve estar balanceada
2SO2 + O2 → 2SO3
A razão estequiométrica de duas espécies moleculares participantes em uma reação química 
é a razão entre os seus coeficientes estequiométricos na equação da reação balanceada.
Por exemplo, você sabe que são produzidos 1600 kg/h de SO3, pode calcular a
quantidade de oxigênio requerido como
Reagente Limitante e em Excesso, Conversão Fracional e Extensão da Reação
Diz-se que dois reagentes, A e B, estão em proporção estequiométrica quando a razão
(mols de A presentes)/(mols de B presentes) é igual à razão estequiométrica obtida da
equação da reação balanceada. Para que os reagentes na reação
2SO2 + O2 → 2SO3
estejam em proporção estequiométrica, devem existir 2 mol SO2 para cada mol O2 (de
forma tal que nSO2/nO2 = 2:1) presente na alimentação do reator.
Se os reagentes alimentam um reator químico em proporção estequiométrica e a 
reação é completa, então todos os reagentes são consumidos.
Na reação acima, por exemplo, se 200 mol SO2 e 100 mol O2 estão presentes no início da
reação e esta prossegue até se completar, o SO2 e o O2 desaparecem juntos.
O reagente que desaparece primeiro, se uma reação é completada, é 
chamado de reagente limitante, e os outros reagentes são chamados 
de reagentes em excesso.
Suponha que (nA)alim é o número de mols do reagente em excesso, A, presentes na
alimentação de um reator, e que (nA)esteq é o requisito estequiométrico de A, ou a
quantidade necessária para reagir completamente com o reagente limitante.
A percentagem em excesso de A é 100 vezes o excesso fracional.
Agora imagine que você começa o processo com 100 mol O2 e menos do que 200 mol
SO2 ....
Considere, por exemplo, a hidrogenação do acetileno para formar etano:
C2H2 + 2H2 → C2H6
e suponha que 20,0 kmol/h de acetileno e 50,0 kmol/h de hidrogênio são fornecidos a 
um reator.
Qual é o reagente limitante 
e o em excesso??? 
Determine o excesso 
fracional....
Dizemos então que há um excesso de 25% de hidrogênio na alimentação.
As reações químicas não acontecem instantaneamente e não é prático projetar o reator para
a conversão completa do reagente limitante. A conversão fracional de um reagente é a
A fração não convertida é, 
claramente, 1 – f.
Exercício: Considerando a reação, (C2H2 + 2H2 → C2H6), suponha que 20,0 kmol de
acetileno, 50,0 kmol de hidrogênio e 50,0 kmol de etano são carregados em um reator em
batelada. Suponha também que, após algum tempo, 30,0 kmol de hidrogênio já reagiram.
Quanto de cada espécie estará presente no reator neste momento?
C2H2 + 2H2 → C2H6
Referência
• FELDER, R. M.; ROSSEAU, R. W.; BULLARD, L. G. Princípios elementares dos 
processos químicos. 4.ed. Rio de Janeiro: LTC, 2018. 
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