gabarito processos p1

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Questão 1 - Deseja-se produzir em uma unidade industrial, 40 mil toneladas de solução aquosa de 
Etlileno Glicol (C2H6O2), a 50% em massa, por ano. O processo é baseado na hidrólise do óxido de 
etileno (C2H4O), que é borbulhado através de água em excesso , em um reator que trabalha a 55°C, A 
ÁGUA NÃO CONVERTIDA, NÃO É RECICLADA, e sai junto com o produto final. 
C2H4O(g) + H2O(l) → C2H6O2(l) 
Sabendo que nas condições de processo a conversão do óxido de etileno no reator é de 75%. 
determine: 
a) As cargas novas (em ton/ano), de óxido de etileno e água necessárias ao processo; (1ponto) 
b) As taxas de reciclo utilizadas (kmol/h). (1ponto) 
c) Qual a porcentagem de excesso de água utilizada. (1ponto) 
d) Calcule o potencial econômico básico (PE1) para o processo. (1ponto) 
 !!!!!!! = 40000 !"#!"#×0,50 = 20000 !"#!"# 
 !!!! = 40000 !"#!"#×0,50 = 20000 !"#!"# 
 !!!!!!! = 20000 !"#!"#× 1!!"#365!"#× 1!"#24ℎ!"#× 1000!"1!"# × 1!"#$62!" = 36,82 !"#$ℎ 
 !!!! = 20000 !"#!"#× 1!!"#365!"#× 1!"#24ℎ!"#× 1000!"1!"# × 1!"#$18!" = 126,84 !"#$ℎ 
 
 C2H4O(g) + H2O(vap) → C2H6O2 
Esteq 1 1 1 
Alim 49,10 163,66 - 
Teo 49,10 49,10 
Cons/Prod 36,82 36,82 36,82 
Saída 12,28 126,84 36,82 
 
a)Taxa anual de alimentação no processo 
 !!!!!!,!"#!$ = 36,82 !"#$! × !"#!"#!!"# × !"#!"#!!"# × !!"#!"""!"× !!!"!!"#$ = 14193,5 !"#!"# (0,5 Ponto) 
 !!!!!"#!$ = 163,66 !"#$! × !"#!"#!!"# × !"#!"#!!"# × !!"#!"""!"× !"!"!!"#$ = 25806 !"#!"# (0,5 Ponto) 
 
b)Taxa de reciclo do Etileno 
 !!!!!!,!"#$#%& = 12,28 !"#$! (1,0 Ponto) 
 
c) porcentagem de água em excesso utilizada no processo 
 %!!!!"# = !"#,!!!!",!"!",!" ×100 = 233,3% (1,0 Ponto) 
 
d) Potencial econômico básico: 
 !"! = !"×!"!×!,!" ! !"!#$%&&×!,!"#!"×!"! = 0,634! !"$!" (1,0 Ponto) 
Questão 2 - O oxido de etileno pode ser produzido pela oxidação direta do etileno gasoso sobre um 
catalizador a base de prata, através da seguinte reação: 
C2H4(g) + 0,5 O2(g) → C2H4O(g) 
Para a produção de 4400 kg/h de oxido de etileno puro, sabendo que foram utilizados Etileno puro e ar 
atmosférico com 20% de excesso, e que nessas condições são alcançadas conversões da ordem de 
70%. Determine: 
a) As cargas novas de etileno puro e ar atmosférico (composição molar do ar 21% de O2 e 79% de 
N2) em kg/h necessárias ao processo. (2pontos) 
b) O efluente gasoso do reator em kmol/h. (1ponto) 
c) Calcule o potencial econômico básico (PE1) para o processo. (1ponto) 
 !!!!!! = 4400 !"! × !!"#$!!!" = 100 !"#$! (0,5 Ponto) 
 
 C2H4(g) + 0,5 O2(g) → C2H4O(g) 
Esteq 1 0,5 1 
Alim 142,86 85,71 - 
Teo 142,86 71,43 Inert 
Cons/Prod 100 50 100 N2(g) 
Saída 42,86 35,71 100 322,45 
 
a)Taxa de alimentação (cargas novas) no processo 
 !!!!! = 100 !"#$! ×28 !"!"#$ = 2800 !"! (0,5 Ponto) 
determinação da quantidade de N2 alimentado junto com o O2: 85,71 − − − − − 21%!!! − − − − − −79% !!! = !"!"×85,71 = 322,45 !"#$! (0,5 Ponto) !!" = 85,71 !"#$! ×32 !"!"#$ + 322,45 !"#$! ×28 !"!"#$ = 11771 !"! (0,5 Ponto) 
 
b) Efluente gasoso do reator 
 !!"#$!%&!!!"!!"#$# = 42,86 !"#$!!"!!!!!!! + 35,71 !"#$!!"!!!! + 100 !"#$!!"!!!!!!!! + 322,45 !"#$!!"!!!! = 501,02 !"#$! 
(1,0 Ponto) 
 
c) Potencial econômico básico: 
 !"! = !!""×!,!"# ! !"##×!,!"!!!"" = 0,999 !"$!" ≈ 1! !"$!" (1,0 Ponto) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 3 - Proponha um diagrama de blocos que integre os processos descritos nas questões 1 e 2, incluindo o sistema 
de separação de cada processo. (2,0 pontos)