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Universidade Federal da Bahia
ENG372 – Processos Unitários da Indústria Química
Profª: Regina Ferreira Viana
Síntese do metanol: Balanço de energia
Ana Caroline Araújo Andrade
Bruno Santos Conceição
Natan Almeida Brito
Roger Souza de Oliveira
Stéfano Oliveira e Almeida
Processo de produção
Numa unidade industrial de produção de metanol, o gás de síntese – GS (mistura de CO2+CO+H2+CH4), oriundo de uma unidade de reforma a vapor, é usado como matéria prima da unidade. Considere que ocorrem as seguintes reações:
CO + 2H2 → CH3OH(g) (1)
CO2 + 3H2 → CH3OH(g) + H2O (g) (2)
Fluxograma
Análise de graus de liberdade
26 variáveis: CF, X1 , X2 , X3 ,X4 , CC, Y1 , Y2 , Y3 ,Y4 , R, Pu, Z1 , Z2 , Z3 ,Z4 , P, a, T0,T1,T2,T3,T4,T5,Qcarga,Qperdida
 5 balanços de energia
18 dados do balanço de massa
2 dados enunciado
Graus de liberdade: 26 – 18 – 5 – 2 = 1
Balanço de energia 1: misturador
Entrada: calcula-se a entropia dos componentes CO, CO2, H2, CH4, oriundos da carga fresca e do reciclo, através da equação abaixo:
Saída: calcula-se a entalpia dos componentes CO, CO2, H2, CH4, oriundos da carga combinada de maneira análoga. 
Substituindo os dados no balanço de energia, dado que a temperatura da carga fresca sera conhecida, encontra-se T1 
Balanço de energia 2: trocador de calor (aquecendo a carga combinada)
Entrada: calcula-se a entalpia dos componentes CO, CO2, H2, CH4, oriundos da carga combinada antes de passar pelo trocador de calor, variando até T1
Saída: calcula-se a entalpia dos componentes CO, CO2, H2, CH4, oriundos da carga combinada após a passagem da corrente no trocador de calor ,variando até T2
Assim a equação referente ao balanço de energia no trocador de calor (aquecendo a carga combinada) sera dada por:
 
Balanço de energia 3: reator
Entrada: calcula-se a entalpia dos componentes CO, CO2, H2, CH4 na carga combinada:
 
Saída : Assim calculamos para todos os componontes na corrente de saída do reator
Balanço de energia 3: reator
Balanço de energia 4: trocador de calor (resfriando a corrente)
Entrada: calcula-se a entalpia dos componentes CO, CO2, H2, CH4, CH3OH,H2O que saem da corrente com temperatura T3
Saída: calcula-se da mesma maneira, trocando T3 por T4
Com os dados obtidos encontra-se a equação que representa o balanço de energia nesse volume de controle:
Balanço de energia 5: bateria de resfriamento
Entrada: usando a entalpia dos componentes da corrente que sai do trocador de calor :
Saída: da mesma forma calculamos as entalpias após a corrente passa pela bateria de resfriadores.
Referências
Felder, R.M.; Rosseau, R.W. Princípios elementares de processos químicos. LTC. 3ª edição. São Paulo.