Exercicios Balanço de Massa 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 MASSAS COM REAÇÃO QUÍMICA 
 
RESPONDA AS QUESTÕES NO ESPAÇO APROPRIADO 
Questão 1: 
O fluxograma a seguir ilustra o processo de decomposição do carbonato de cálcio (CaCO3) em óxido de cálcio 
(CaO) e dióxido de carbono (CO2) em regime permanente. 
 
 400 mol/h de CaCO3 (mol/h de CaCO3) 
160 mol/h de CaO 
 (mol/h de CO2) 
a) Encontre a vazão molar dos componentes da corrente efluente do reator. 
 
Resp.: ___________________________________________________________________________________ 
 
b) Calcule a conversão do reator. 
 
Resp.: ___________________________________________________________________________________ 
 
Reator 
 
Questão 2: 
Você é o Engenheiro Químico responsável por um processo de uma indústria que queima, em um reator, o 
hexano com excesso de ar para geração de energia para outro equipamento. Você pede a um técnico para fazer uma 
análise do gás de chaminé do reator para conhecer os balanços de massas do seu processo. O técnico te entrega o 
seguinte relatório (análise ORSAT): 0,554 mol de hexano; 9,9 mol de oxigênio; 2,2 mol de dióxido de carbono e 
50,33 mol de nitrogênio. Com esses resultados, você deverá calcular: 
 
(a) A porcentagem de ar em excesso fornecido ao reator: 
 
Resp: ___________________________________________________________________________________ 
 
(b) A conversão do hexano no reator: 
 
Resp: ___________________________________________________________________________________ 
 
(c) A composição percentual em base úmida da corrente de gás de chaminé: 
 
Resp: ___________________________________________________________________________________ 
 
________________________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
Questão 3: 
O cicloexano (C6H12) pode ser produzido pela reação do benzeno (C6H6) com hidrogênio (H2) no processo 
mostrado na figura abaixo: 
 
 
A conversão global do processo para o benzeno é de 95 %, quando utiliza um excesso de 20 % de hidrogênio 
na alimentação fresca. 
A corrente que sai do reator é levada a um separador no qual é recuperado todo o cicloexano produzido e parte 
do benzeno e do hidrogênio não reagido retorna ao reator por uma corrente de reciclo. 
(a) Complete a tabela abaixo com a composição molar de cada uma das correntes: 
 (mol/h) (mol/h) (mol/h) (mol/h) (mol/h) 
Benzeno 100 
Hidrogênio 
Cicloexano 
TOTAL 1649 
 
(b) Qual a conversão do reator? 
 Resp.: ___________________________________________________________________________________ 
 
(c) Qual a razão entre a corrente de reciclo e a corrente de alimentação fresca? 
 Resp.: ___________________________________________________________________________________ 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 4: 
 O etanol é produzido comercialmente pela hidratação do etileno: 
 C2H4 + H2O → C2H5OH 
Parte do produto é convertida a dietil éter na reação paralela 
 2 C2H5OH → (C2H5)2O + H2O 
A alimentação do reator contém etileno, vapor d'água e um gás inerte. Uma amostra do efluente do reator é 
analisada, e contém 43,3% molar de etileno, 2,5% de etanol, 0,14% de éter, 9,3% de inertes e o resto de água. 
Tomando como base 100 moles do efluente gasoso, calcule: 
 
(a) A composição percentual da alimentação do reator. 
 
Resp.: ___________________________________________________________________________________ 
 
 ___________________________________________________________________________________ 
 
(b) A porcentagem de conversão de etileno. 
 
Resp.: ___________________________________________________________________________________ 
 
 
(c) O rendimento percentual do etanol 
 
Resp.: ___________________________________________________________________________________ 
 
 
(d) A seletividade da produção de etanol em relação à produção de éter. 
 
Resp.: ___________________________________________________________________________________