LISTA DE PRÍNCIPIOS DOS PROCESSOS QUÍMICOS SALA 03

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LISTA DE PRÍNCIPIOS DOS PROCESSOS QUÍMICOS 
Balanço de massa com reação 
Profa. Izabelly Lucena 
 
1- As velocidades relativas de reações químicas podem ser obtidas a partir da razão 
entre seus coeficientes estequiométricos. Sendo assim, expresse essa relação 
para as reações abaixo: 
a) 
b) 
c) 
2- O acetileno é hidrogenado para formar etano. A alimentação do reator contém 
1,5 mol /mol . 
a) Calcule a razão estequiométrica de reagente 
b) Determine o reagente limitante e calcule a percentagem de excesso dele 
c) Calcule a vazão mássica de alimentação de hidrogênio (kg/s) necessária para 
produzir 4x10
6
 toneladas de etano por ano. Suponha que em 1 ano a planta 
funciona 300 dias e opere 24 horas por dia. 
3- A amônia é queimada para formar ácido nítrico na seguinte reação: 
 
a) Se amônia é alimentada em um reator contínuo com uma vazão de 100 
kmol /h, que vazão de alimentação de oxigênio corresponderia a 40% de 
excesso? 
b) Se 50 kg de amônia e 100 kg de oxigênio são alimentados em um reator 
batelada, determine o reagente limitante e a percentagem de excesso do outro 
reagente e quanto de NO é produzido (kg) admitindo reação completa. 
4- A cloração de metano ocorre de acordo com a reação abaixo: 
 . Pede-se que você determine a composição do 
produto, sabendo que a conversão do reagente limitante é de 67% e que a . 
composição da alimentação em % molar corresponde a 40% de metano, 50 % 
cloro e 10 de nitrogênio. E calcule também a percentagem em excesso do outro 
reagente. 
5- O fluxograma mostra as substâncias presentes em cada corrente de um processo 
de decomposição de um composto A pela reação: A corrente de 
alimentação do processo consiste de 100 kmol/h de A e 1 kmol/h de um inerte I. 
O efluente do reator contém 68 kmol/h de A e a corrente de purga, 34 kmol/h de 
A. Com base nesses dados, a conversão por passe no reator e a conversão global 
são, em valores aproximados. 
 
6- O hidrocraqueamento é um importante processo de refino para converter 
hidrocarbonetos pesados de baixo valor em hidrocarbonetos de baixo peso 
molecular, muitos mais valiosos. Nesse processo a carga é misturada com 
excesso de hidrogênio e submetida a alta temperatura e pressão, na presença de 
catalisador de zeólita. Os pesquisadores nessa área estudam o 
hidrocraqueamento de compostos modelo, como octano para compreender o 
comportamento das reações de hidrocraqueamento. Em um desses experimentos 
com octano o produto apresentou a seguinte composição em percentagem 
molar: 19,5% C3H8; 59,4% C4H10 e 21,1% C5H12. Pede-se que seja determinada 
a razão molar entre o hidrogênio consumido e o octano convertido no 
experimento. 
 
7- Em uma indústria produtora de extrato de tomate, o método utilizado para obter-
se o produto é a evaporação a vácuo, que reduz o teor de água do suco extraído 
da matéria-prima. Os gases de queima, oriundos de caldeiras, são fonte de calor 
que alimenta o evaporador em dutos trocadores de calor. Devido ao balanço de 
massa e energia, a corrente que sai do evaporador é mais concentrada que a 
especificada para o produto final. Assim, para controlar a concentração final do 
produto, utiliza-se uma corrente de contorno (by-pass) ao evaporador. O 
fluxograma a seguir representa o processo descrito acima. 
 
Considerando que as composições das correntes são dadas em porcentagem 
mássica e que não há acúmulo no sistema, calcule a valor da vazão mássica de 
produto final e o valor da vazão ma´ssica da corrente de by-pass.