Lista de Exercícios Balanço de massa

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Universidade Tecnológica Federal do Paraná 
Campus Francisco Beltrão 
Departamento Acadêmico de Engenharia Química 
Introdução aos Processos Químicos (QUI024) 
Prof. Dr. Douglas Junior Nicolin 
 
LISTA DE EXERCÍCIOS #4 
 
QUESTÃO 1. 
Um aquecedor queima butano normal (n-C4H10) usando 40% de excesso de ar. A 
combustão é completa. O gás de exaustão deixa a chaminé a uma pressão de 100 kPa e a 
uma temperatura de 260°C. 
(A) Calcule a análise completa do gás de exaustão. 
(B) Qual a taxa volumétrica do gás de exaustão, em metros cúbicos por kgmol de n-
butano? 
QUESTÃO 2. 
A amônia a 100°C e 150 kPa é queimada com 20% de excesso de O2: 
4 𝑁𝐻3 + 5 𝑂2 → 4𝑁𝑂 + 6𝐻2𝑂 
A reação está 80% completa. O NO é separado da amônia e água sendo NH3 reciclada, 
conforme a Figura Q2. Calcule: 
(A) O volume em m³ de NH3 reciclada a 150°C e 150 kPa por kmol de NH3 alimentada a 
100°C e 150 kPa. 
(B) A razão entre as a corrente de H2O e NO. 
(C) A quantidade de O2 que entra e sai do processo. 
(D) Qual o estado da água que deixa o separador, se sua temperatura e pressão são 
semelhantes à da corrente de reciclo da amônia? Justifique. 
 
Figura Q2. 
QUESTÃO 3. 
Benzeno (C6H6) é convertido a ciclo-hexano (C6H12) por reação direta com H2. A corrente de 
alimentação para o processo é de 260 L.min−1 de C6H6 mais 950 L.min
−1 de H2 a 100°C e 
150 kPa. A conversão de uma única passagem de H2 no reator é de 48%, enquanto a 
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conversão global do H2 no processo é de 75%. A corrente de reciclo contém 90% de H2 e o 
restante de benzeno (sem ciclo-hexano). Vide Figura Q3. 
(A) Determine as taxas molares de H2, C6H6 e C6H12 no produto que sai. 
(B) Determine as taxas volumétricas dos componentes na corrente de produtos, se ela 
estiver a 200°C e 100 kPa. 
(C) Determine a taxa molar da corrente de reciclo e a taxa volumétrica, se a corrente de 
reciclo estiver a 100°C e 100 kPa. 
 
Figura Q3. 
QUESTÃO 4. 
Etileno puro (C2H4) e oxigênio são alimentados em um processo de fabricação de óxido de 
etileno (C2H4O): 
𝐶2𝐻4 + 1/2 𝑂2 → 𝐶2𝐻4𝑂 
A Figura Q4 representa o fluxograma do processo. O reator catalítico opera a 300°C e 1,2 
atm. Nessas condições, medidas em uma única passagem pelo reator mostram que 50% do 
etileno que entra no sistema são consumidos e, desses, 70% são convertidos em óxido de 
etileno. O restante do etileno reage para formar CO2 e água. 
𝐶2𝐻4 + 3 𝑂2 → 2 𝐶𝑂2 + 2 𝐻2𝑂 
Para uma produção diária de 10.000 kg de óxido de etileno: 
(A) Calcule a taxa volumétrica em metros cúbicos por hora do gás total que entra no 
reator nas CNTP, se a razão entre O2 (g) alimentado e C2H4 (g) da corrente de 
alimentação for 3 para 2. 
(B) Calcule a razão de reciclo, o volume em metros cúbicos a 10°C e 100 kPa de C2H4 
reciclado por metro cúbico nas CNTP de C2H4 fresco suprido. 
(C) Calcule o volume em metros cúbicos da mistura de O2, CO2 e H2O que sai do 
separador por dia, a 80°C e 100 kPa. 
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Figura Q4. 
QUESTÃO 5. 
Um forno queima 1000 ft3 por hora, a 60oF e 1 atm, de gás natural com a seguinte análise 
volumétrica: CH4: 80%, C2H6: 16%, O2: 2%, CO2: 1% e N2:1%. A temperatura do gás de 
exaustão é 800oF e a pressão absoluta é 760 mmHg; 15% de excesso de ar é usado e a 
combustão é completa. Calcule (A) o volume de CO2 produzido por hora; (B) o volume de 
vapor de H2O produzido por hora; (C) o volume N2 produzido por hora; (D) o volume total de 
gás de exaustão produzido por hora.