Lista 3 - Balanço de Massa

Prévia do material em texto

UERJ 
Fundamentos de Engenharia Química II 
Enildo Alves Bernardes 
Balanço de massa – terceira lista de exercícios 
Nome:________________________________________________________________ 
1. Um sistema de purificação com reciclo é usado para recuperar o solvente dimetil-
formamida (DFM) de um gás contendo em fração molar 55,0 % de DFM no ar. A unidade 
de purificação remove dois terços da DFM na alimentação combinada para a unidade. O 
gás tem em fração molar somente 10,0 % de DFM na corrente residual. Um esquema é 
mostrado abaixo. Desenhe e rotule um DFP e usando uma aproximação de graus de 
liberdade resolva para todas as vazões e composições. Calcule a fração de reciclo, onde 
a fração de reciclo é aqui definida como a razão entre a vazão molar da corrente de 
reciclo e a vazão molar da corrente de DFM pura deixando a unidade de purificação. 
 
2. Amônia (NH3, M = 17,03 g/mol) é alimentada para um reator contínuo a uma taxa de 
500 g/min, onde é queimada para formar óxido nítrico (NO, M = 30,01 g/mol) e água. 
10,5 m3/min de ar, a uma pressão absoluta de 1 atm e 400 °C, é também alimentado 
para o reator. Determine o reagente limitante e calcule a percentagem pela qual o outro 
reagente está em excesso. Calcule a extensão de reação e a vazão mássica de produção 
de NO (g/min), se a reação ocorre até a completação. 
3. Suco concentrado de abacaxi é produzido escoando suco fresco de abacaxi, contendo 
em fração em massa 15,0 % de sólidos (o balanço é água), através de um evaporador. 
O suco fresco que entra no processo é separado em duas correntes. A primeira corrente 
vai para o evaporador, onde é concentrada para uma fração mássica de 55,0 % em 
sólidos. A segunda corrente de suco fresco desvia (by-passes) o evaporador para manter 
o sabor do produto final. As duas correntes de suco são então combinadas para atingir 
a fração em massa final desejada de 38,0 % em sólidos. Calcule a quantidade requerida 
de suco fresco para fazer 1000 kg/h de suco concentrado, a quantidade de água 
removida no evaporador e a fração da alimentação fresca que é desviada do evaporador. 
4. Uma mistura líquida contendo em fração em quantidade de matéria 35,0 % de tolueno 
(T), 27,0 % de xileno (X) e o restante benzeno (B) é alimentada para uma coluna de 
destilação. O produto de fundo contém em fração em quantidade de matéria 97 % de X 
e nenhum B, e 93 % do X da alimentação é recuperado nesta corrente. O produto de 
topo é alimentado para uma segunda coluna. O produto de topo da segunda coluna 
contém em fração em quantidade de matéria 5,0 % de T e nenhum X, e 96,0 % do 
benzeno alimentado para o sistema é recuperado nesta corrente. Desenhe e rotule 
completamente um DFP do processo. Calcule (a) a composição da corrente de fundo da 
segunda coluna e (b) a percentagem de tolueno contido na alimentação do processo que 
sai no produto de fundo da segunda coluna. 
5. A reação entre etileno (C2H4) e brometo de hidrogênio (HBr) para formar brometo de 
etila (C2H5Br) é executada em um reator contínuo. A corrente de produto foi analisada e 
a composição em fração em quantidade de matéria encontrada foi 51,7 % de C2H5Br e 
17,3 % de HBr. A alimentação para o reator contém somente etileno e brometo de 
hidrogênio. Calcule a conversão fracional do reagente limitante e a percentagem pela 
qual o outro reagente está em excesso. Se a vazão molar da corrente de alimentação é 
165 mol/s, qual é a extensão da reação?