Lista de Exercicios 02

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
DISCIPLINA: ENG 372 – Princípios de Processos Químicos 
PROFESSORA: Marcos Fábio de Jesus 
Lista de exercícios proposta pela Profa. Regina Vianna 
Lista de Exercícios BM com reação 
1. Considere a reação de síntese da amônia: N2 + 3H2 → 2 NH3 
Se 110 kgmol de N2, 300 kgmol de H2 e 1 kgmol de Ar (argônio) são alimentados a um reator e a conversão da 
reação é 60%, pede-se: a) Qual o reagente limite?; b) Qual a porcentagem do reagente em excesso que é 
consumida?; e c) Quais as quantidades de cada substância na saída do reator? 
2. A acrilonitrila é produzida a partir da reação do propileno, amônia e oxigênio: 
C3H6 + NH3 + 1,5 O2 → C3H3N + 3 H2O 
A alimentação do reator contém 10% C3H6, 12% NH3 e 78% ar e consegue-se uma conversão de 30% do reagente 
limite. Para 100 kgmol da corrente de alimentação, determinar: a) O reagente limite; b) A percentagem em 
excesso dos demais reagentes; e c) As quantidades de cada composto presente no gás de saída. 
3. Considere as seguintes reações: A → 2B (desejada) e A → C (indesejada) 
Supondo que a alimentação do reator contém 100 mol de A e que o produto final contém 10 mol de A, 160 mol de 
B e 10 mol de C, pede-se calcular: a) A conversão de A; b) A produtividade de B em relação à alimentação de A; 
c) A seletividade de B em relação a C; e d) As extensões das duas reações. 
4. Em um processo de fabricação de cloro por oxidação direta do HCl com ar sobre um catalisador, para formar Cl2 e 
H2O, a corrente de saída é composta por 4,4% HCl, 19,8% Cl2, 19,8% H2O, 4,0% O2 e 52% N2. Pede-se determinar: 
a) O reagente limite; b) O percentual em excesso do outro reagente; e c) A conversão da reação. 
5. Quantas libras de O2 são necessárias para queimar 10 lb de benzeno (C6H6) para produzir CO2 e H2O? 
6. A composição química de um material produzido através da degradação do hexadecano (C16H34) pode ser escrita na 
forma: C4,4H7,3N0,86O1,2. Calcule quantos moles de O2 são necessários para degradar 1 mol de hexadecano de acordo 
com a reação a seguir, na qual a, b, c e d são constantes a serem determinadas. 
C16H34 + a O2 + b NH3 → C4,4H7,3N0,86O1,2 + c CO2 + d H2O 
7. A remoção de CO2 de uma espaçonave tripulada pode ser feita por absorção com hidróxido de lítio, de acordo com 
a seguinte reação: 2 LiOH (s) + CO2 (g) → LiCO3 (s) + H2O (l). Pede-se: a) Quantos kg de LiOH serão necessários 
por pessoa por dia, se 1,0 kg de CO2 for liberado por dia por pessoa?; e b) Qual será a penalização (aumento 
percentual) do peso se usar-se o NaOH, que é mais barato, em lugar do LiOH? 
8. A queima de calcário, dada pela reação abaixo, ocorre com 70% de conversão em um certo forno industrial: 
CaCO3 → CaO + CO2 
Pede-se: a) Qual a composição do sólido retirado do forno?; e b) Supondo que o calcário seja CaCO3 puro, 
quantos kg de CO2 são produzidos por kg de calcário queimado? 
9. Considere a seguinte reação: AgNO3 + NaCl → AgCl + NaNO3. Pede-se: a) Quantas gramas de AgNO3 são 
necessárias para reagir com 5,0 g de NaCl?; b) Quantas gramas de AgNO3 são necessárias para precipitar 5,0 g de 
AgCl?; e c) Quantas gramas de NaCl são equivalentes a 5,0 g de NaNO3? 
10. O processo Deacon converte HCl gasoso a Cl2 de acordo com a equação: 4 HCl + O2 → 2 Cl2 + 2 H2O 
Volumes iguais de HCl e ar são alimentados ao reator. O produto (gasoso) é lavado com água para remover o HCl 
não reagido e passa por um secador, após a qual contém 2,0%vol de O2. Calcule a conversão de HCl no reator. 
11. Amônia é sintetizada a partir de uma mistura de N2 e H2, em proporções estequiométricas, e que contém 2% de Ar 
(argônio). O gás que sai do conversor é lavado com água e a amônia é removida da solução. O gás não convertido é 
em parte reciclado para o reator e em parte purgado para evitar o acúmulo de Ar no sistema. A conversão no 
reator é de 12% e a produtividade é de 80%. Calcular a quantidade de reciclo por 100 kgmol de carga fresca 
entrando no sistema, e a composição e vazão da purga. 
12. Num processo industrial de produção de acetato de etila, 1000 lb/h de etanol e 1500 lb/h de ácido acético são 
alimentados como matéria prima. O álcool é convertido de acordo com a reação: 
CH3COOH + C2H5OH → CH3COOC2H5 + H2O 
Benzeno é usado para extrair o álcool não reagido e forma uma corrente com a seguinte composição molar: 
C6H6: 53,9%; C2H5OH: 22,8%; H2O: 23,3%. A outra corrente de produto contém acetato de etila, ácido acético e 
água. Se 233 lb/h de água são removidos desta corrente, calcular: a) a conversão percentual de etanol em 
acetato de etila; e b) a quantidade de benzeno usada. 
13. Acetileno é produzido pela ação de água sobre carbonato de cálcio de acordo com: CaC2 + 2 H2O → Ca(OH)2 + C2H2 
Uma alimentação sólida com 95%wt de CaC2 é tratada com 25 vezes a quantidade de água requerida 
estequiometricamente, de modo que o produto sai do reator na forma de solução. Uma quantidade igual a 3%peso 
do CaC2 passa pela planta sem reagir. Se 100000 ft3/h de acetileno seco são produzidos a 1 atmosfera e 60oF, 
calcular: (a) a taxa de alimentação da matéria prima sólida; e (b) a concentração de Ca(OH)2 na solução que deixa 
o reator. 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
DISCIPLINA: ENG 372 – Princípios de Processos Químicos 
PROFESSORA: Marcos Fábio de Jesus 
Lista de exercícios proposta pela Profa. Regina Vianna 
14. Fósforo é produzido através do aquecimento de uma mistura de fosfato de cálcio, areia e coque. As reações 
envolvidas são: Ca3(PO4)2 + 3 SiO2 → 3 CaSiO3 + P2O5 e P2O5 + 5 C → 5 CO + 2 P 
Em uma determinada carga são usadas as seguintes quantidades em excesso em relação à necessidade 
estequiométrica: 10% de areia e 40% de coque. Calcular: a) A composição mássica da carga; e b) A massa de 
fósforo obtida por 100 kg de carga, assumindo-se que a decomposição do fosfato por areia é de 90% e que somente 
70% do pentóxido de fósforo é reduzido pelo coque. 
15. Ácido acético é produzido pela adição de ácido sulfúrico a acetato de cálcio de acordo com a equação: 
Ca2(CH3COO)2 + H2SO4 → CaSO4 + 2 CH3COOH 
Ácido sulfúrico é adicionado com 10% em excesso e a reação tem conversão de 90%. O ácido acético e o acetato de 
cálcio não reagido são separados dos outros produtos, de modo que, do separador, saem três correntes. A corrente 
de acetato de cálcio puro é reciclada para o reator, sendo adicionada à corrente de carga fresca de acetato de 
cálcio que tem vazão de 1000 kg/h. Calcular a quantidade produzida de ácido acético, a vazão de reciclo e a 
quantidade de ácido sulfúrico alimentado. 
16. Metanol é produzido pela reação do CO2 com o H2: CO2 + 3 H2 → CH3OH + H2O 
A carga fresca do processo contém H2, CO2 e 0,4%mol de inertes (I). A corrente efluente do reator passa por um 
condensador que separa todo o metanol e água formados dos reagentes e inertes. Estes dois últimos são reciclados 
para o reator. Para evitar acúmulo de inertes no sistema, faz-se uma purga de uma parte do reciclo. A 
alimentação do reator (carga fresca + reciclo) contém 28,0%mol CO2, 70,0%mol H2 e 2,0%mol I. A conversão do H2 é 
de 60% por passe no reator. Para uma produção de 155 kgmol/h de metanol calcule as vazões molares e as 
composições da carga fresca, da alimentação do reator, do reciclo e da purga. 
17. O processo Deacon pode ser revertido para produzir ácido clorídrico através da remoção do O2 formado usando 
coque quente, de acordo com a reação: 2 Cl2 + 2 H2O + C → 4 HCl + CO2 
Cloro gasoso (90%vol Cl2 e 10%vol ar) é misturado com vapor (50% em excesso) e passa sobre um leito de coque 
aquecido a 900oC. A conversão do Cl2 em HCl é de 80%. Todo o oxigênio do ar reage com o coque para formar CO2. 
Calcular a composição dos gases que saem do conversor (base volumétrica). 
18. A conversão de CO a CO2 é dada por: CO + H2O →CO2 + H2 
Esta reação atinge o equilíbrio a uma dada temperatura e as frações molares dos compostos presentes na reação 
são dadas pela equação:
OHCO
HCO
yy
yy
TK
2
22)( = , na qual K(T) é a constante de equilíbrio, cujo valor, para T = 1105 K, 
é 1,00. Supondo que a alimentação do reator contém 10 mol de CO e 2 mol de H2O e que a reação atinge o 
equilíbrio a 1105 K, pede-se calcular: a) A composição de equilíbrio da mistura; e b) A conversão da reação. 
19. O CO2 é produzido na combustão do n-heptano. Deseja-se produzir 500 kg/h de gelo seco. Todavia, apenas 50% do 
CO2 produzido podem ser convertidos a gelo seco. Deste modo, qual a massa de n-heptano que deve ser queimada 
por hora? 
20. Um óleo combustível é queimado em um forno gerando um gás de combustão com a seguinte análise d’Orsat: 
CO2 13,2%; O2 3,6%; CO 0,4%. Calcular: a) % excesso de ar; b) as razões mássicas ar/óleo e gases de 
combustão/óleo; e c) a composição do óleo. 
21. Minério de zinco contendo 80% de ZnS e 20% de inertes é queimado numa fornalha contendo 50% de ar em excesso. 
O sulfeto de zinco é convertido em óxido de zinco de acordo com a reação: 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 
O óxido de zinco é então misturado com coque (95% C e 5% de inertes em peso), numa segunda unidade onde o 
óxido de zinco é reduzido ao metal de acordo com a reação: ZnO + C → Zn + CO 
Com base em 1 tonelada de minério de Zinco alimentado à fornalha, calcular: a) a composição dos gases deixando 
a fornalha (base volumétrica); b) a produtividade de zinco metálico; e c) a quantidade de coque consumido. 
22. Calcular a composição dos gases de combustão para cada um dos casos a seguir, nos quais Carbono puro é 
queimado: a) com combustão completa usando ar teórico; b) com combustão completa usando 50% de ar em 
excesso; e c) usando 50% de ar em excesso e combustão incompleta de 10% do carbono. 
23. Um gás de refinaria tem a seguinte composição volumétrica: CO2:9,2%; C2H4 :0,4%; CO: 20,9%; H2: 15,6%; CH4: 1,9% 
e N2: 52,0%. Este gás é queimado com ar numa fornalha, obtendo-se a seguinte composição volumétrica para os 
gases de combustão: CO2: 10,5%; CO: 0,5%; O2: 9,45%; e N2: 79,9%. Calcular: a) a quantidade de ar alimentado 
por kgmol de gás queimado para ambos na mesma temperatura e pressão; e b) a percentagem de ar em excesso. 
24. Gás natural com a seguinte composição volumétrica: CH4: 78%; C2H6: 14%; CO2: 1% e N2: 7%, é queimado com 
suprimento de ar restrito, produzindo um gás de combustão com a seguinte composição: H2O: 21,60%, CO: 9,07%, 
CO2: 2,38% e N2:66,95%. Calcular: a) a quantidade de fuligem (C) produzida por kgmol de gás natural queimado; e 
(b) a quantidade de ar alimentada, expressa como uma percentagem da quantidade requerida (estequiométrica).