Cálculos em Engenharia Química

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<p>Universidade Federal do Rio Grande (FURG) – Escola de Química e Alimentos</p><p>Engenharia Química – Princípios de Processos Químicos – Prof. Antenor Ferreira Moraes</p><p>Ref. Cap 04 – Princípios Elementares dos Proc. Químicos - Felder e Rousseau – Lista – 5</p><p>1) Um gás contém 80% em massa de propano, 15,0% de n-butano e o resto de vapor d’água.</p><p>a) Calcule a composição em quantidade de matéria do gás em base seca e em base úmida.</p><p>b) Se 100kg/h deste gás são queimados com 30% de ar em excesso, qual é a vazão de ar na</p><p>alimentação. Como mudaria sua resposta se, devido a algum problema, a combustão fosse apenas</p><p>75% completa?</p><p>2) Um gás natural contendo 94,4% molar de metano, 3,40% de etano, 0,6% de propano e 0,50% de</p><p>butano são queimados com 17% de excesso de ar. Calcule a vazão molar de ar necessária e a</p><p>composição do gás de chaminé.</p><p>3) Butano é queimado com ar. Não há formação de monóxido de carbono nos produtos de combustão.</p><p>a) use uma análise de graus de liberdade para provar que, se a percentagem de ar em excesso e a</p><p>percentagem de conversão do butano são especificadas, as composições molares dos produto</p><p>gasoso podem ser determinadas.</p><p>b) calcule a composição molar do produto gasoso para cada um dos três casos seguintes:</p><p>i) é fornecido ar teórico (estequiométrico) e há 100% de conversão do butano;</p><p>ii) é usado um excesso de 20% de ar e a conversão do butano é de 100%;</p><p>iii) é usado um excesso de 20% de ar e a conversão do butano é de 90%;</p><p>4) Uma mistura com 75% molar de propano e 25% de hidrogênio é queimada com 25% de ar em</p><p>excesso. São atingidas conversões fracionais de 0,90 de propano e 0,85 do hidrogênio; do propano</p><p>que reage, 95% formam CO2 e o resto forma CO. O produto gasoso quente passa através de uma</p><p>caldeira, na qual o calor transferido do gás converte a água da caldeira em vapor de água.</p><p>a) calcule a concentração de CO (em ppm) no gás de chaminé;</p><p>b) o CO no gás de chaminé é um contaminante. Sua concentração pode ser diminuída aumentando-</p><p>se a percentagem de ar em excesso fornecido ao queimador. Pense nos custos (pelo menos dois) de</p><p>se fazer isto. (Dica o calor liberado pela combustão aquece os produtos da mesma, e quanto maior a</p><p>temperatura dos produtos de combustão, mais vapor é produzido.)</p><p>5) A reação entre etileno e brometo de hidrogênio para formar brometo de etila é conduzida em um</p><p>reator contínuo. A corrente de produto é analisada, contendo 51,7% molar C2H5Br e 17,3% HBr. A</p><p>alimentação do reator contém apenas etileno e brometo de hidrogênio. Calcule a conversão fracional</p><p>do reagente limitante e a percentagem de excesso do outro reagente. Se a vazão molar da corrente</p><p>de alimentação é 165 mol/s, qual é a extensão da reação? (Dê o valor numérico e suas unidades.)</p><p>6) Metanol líquido é fornecido a um aquecedor com uma vazão de 12,0 L/h e queimado com ar em</p><p>excesso. O produto gasoso é analisado e são determinadas as seguintes percentagens em</p><p>quantidade de matéria em base seca: CH3OH = 0,45%, CO2 = 9,03% e CO = 1,81%.</p><p>a) Desenhe e rotule um fluxograma e verifique se o sistema tem zero graus de liberdade.</p><p>b) Calcule a conversão fracional de metanol, a percentagem de ar em excesso fornecida e a fração</p><p>molar de água no produto gasoso.</p>