Exercicios Balanço de Energia Com Reação Química

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI 
Engenharia Química 
Disciplina: Princípios de Processos Químicos 
Prof. Dr. Demian Patrick Fabiano 
 
 
SUGESTÃO DE EXERCÍCIOS SOBRE BALANÇO DE ENERGIA COM REAÇÃO QUÍMICA 
 
Questão 1: 
 O óxido nítrico produzido pela oxidação da amônia é utilizado para a produção do ácido nítrico. Na prática 
ocorrem duas reações, uma desejada e outra indesejada, durante a oxidação da amônia: 
4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O 
2 NH3 + 3/2 O2 → N2 + 3 H2O 
Um fluxograma do processo é apresentado abaixo, no qual os produtos gasosos que saem do reator a 800 ºC e 8 bar: 
 
a) Tomando as espécies elementares [N2(g); H2(g); O2(g)] a 25ºC como referência, preencha a tabela de fluxo 
mássico e de entalpias de entrada e saída. 
 
Substâncias 
Entrada Saída 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
b) Calcule em kW a taxa necessária de transferência de calor do reator ou para o reator. 
 
Resposta: ________________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
Questão 2: 
 O etanol é pode ser produzido comercialmente pela hidratação do etileno: 
 C2H4(g) + H2O(g) ↔ C2H5OH(g) 
 Parte do produto é convertido a dietil éter na reação paralela indesejada 
 2 C2H5OH(g) ↔ (C2H5)2O(g) + H2O(g) 
 A alimentação combinada do reator contém 53% molar C2H4, 38% molar H2O e o resto nitrogênio, e entra no 
 reator a 320 ºC. O reator opera isotermicamente a 320 ºC. É atingida uma conversão de 8% do etileno, e o 
 rendimento de etanol (mols de etanol produzido/mol de etileno consumido) é de 0,85. 
 Dados do dietil éter: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Calcule as necessidades de aquecimento ou resfriamento do reator em kW, considerando a alimentação 
de 100 mol/s da mistura. Utilize a tabela baixo para registrar as respostas dos cálculos. 
 
Substâncias 
Entrada Saída 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Resposta: ________________________________________________________________________________ 
 
b) Por que o reator foi projetado para uma conversão tão baixa do etileno? 
 Resposta: ________________________________________________________________________________ 
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c) Qual(is) etapa(s) provavelmente viriam depois do reator para a implantação comercial deste processo? 
 Resposta: ________________________________________________________________________________ 
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