LISTA 2 DE IPQ QUESTOES E RESPOSTAS

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Professor: Francisco José Moura
Bibliografia: Himmelblau, David M. e Riggs, James B.; Engenharia 
Química - Princípios e Cálculos, 7a edição, Editora LTC, 2006. 
Introdução aos Processos Químicos
Lista 2
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Segunda Lista de Exercícios
2.6 carbono livre de Hidrogênio, na forma de coque, é queimado (a)
com combustão completa usando-se ar teórico (estequiométrico);
(b) com combustão completa usando-se 50 % de excesso de ar e
(c) usando-se 50 % de excesso de ar, mas com 10 % do carbono
queimando-se apenas para CO. Em cada caso calcular a
composição do gás de combustão que será encontrada.
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Segunda Lista de Exercícios
2.6 Carbono livre de Hidrogênio, na forma de coque, é queimado (a)
com combustão completa usando-se ar teórico (estequiométrico);
(b) com combustão completa usando-se 50 % de excesso de ar e
(c) usando-se 50 % de excesso de ar, mas com 10 % do carbono
queimando-se apenas para CO. Em cada caso calcular a
composição do gás de combustão que será encontrada.
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2.13 Um gás natural tem por análise 80,0 % de CH4 e 20,0 % de N2. Ele
é queimado por um boiler (aquecedor) e a maior parte do CO2 é
retirada do gás de chaminé para a produção de gelo seco. A
composição do gás de saída é 1,2 % CO2; 4,9 % O2 e 93,9 % N2.
Calcular:
(a)Percentual de CO2 absorvido;
(b)Percentual de excesso de ar empregado.
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2.13 Um gás natural tem por análise 80,0 % de CH4 e 20,0 % de N2.
Ele é queimado por um boiler (aquecedor) e a maior parte do CO2
é retirada do gás de chaminé para a produção de gelo seco. A
composição do gás de saída é 1,2 % CO2; 4,9 % O2 e 93,9 % N2.
Calcular:
(a)Percentual de CO2 absorvido;
(b)Percentual de excesso de ar empregado.
2.13)
 80% CH 4
 20% N 2
(GN)
1,2% CO 2
4,9% O 2
93,9% N 2
(GC)
21% O2
79% N2
(A)
H2O CO2Base de cálculo: 1 mol de Gás natural (GN)
(S1) (S2)
CH4 + 2O2 => CO2 + 2H2O 
 1 mol 2 1 2
0,8 moles 1,6 0,8 1,6 (teórico)
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Segunda Lista de Exercícios
% de excesso de ar0.049 8.241⋅
0.21 9.542⋅ 0.049 8.241⋅−
100⋅ 25.2=b)
% de CO2 absorvido
0.8 0.012 8.241⋅( )−
0.8
100⋅ 87.6=a)
molA 9.542=A
0.939 GC⋅ 0.20−
0.79
:=
molGC 8.241=GC
0.5 1.6( )⋅ 0.8+ 0.21
0.20
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⋅+
0.21
0.939
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⋅ 0.049−
:=0.21
0.939 GC⋅
0.79
⋅ 0.049 GC⋅− 0.5 1.6( )⋅ 0.8+ 0.21
0.20
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⋅+
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0.939 GC⋅
0.79
⋅ 0.21
0.20
0.79
⋅− 0.5 1.6( )⋅ 0.8+ 0.012 GC⋅− 0.012 GC⋅+ 0.049 GC⋅+
0.21
0.939 GC⋅ 0.20−
0.79
⋅ 0.5 1.6( )⋅ 0.8+ 0.012 GC⋅− 0.012 GC⋅+ 0.049 GC⋅+
Balanço do O20.21 A⋅ 0.5 S1⋅ S2+ 0.012 GC⋅+ 0.049 GC⋅+
S1 1.6:=GN 1mole:=Balanço do H22 0.8⋅ GN⋅ S1
S2 0.8 0.012 GC⋅−Balanço do C0.8 S2 0.012 GC⋅+
A
0.939 GC⋅ 0.20−
0.79
Balanço do N20.20 0.79 A⋅+ 0.939 GC⋅
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Segunda Lista de Exercícios
2.21 1200 libras de Ba(NO3)2 são dissolvidas em água suficiente para
formar uma solução saturada a 90oC, na qual a solubilidade é
30,6g/100g água. A solução é então resfriada para 20oC, na qual a
solubilidade é 8,6g/100g água.
(a) Quantas libras de água são necessárias para a solução a
90oC e que peso de cristais é obtido a 20oC?
(b) Quantas libras de água são necessárias para a solução a
90oC e que peso de cristais é obtido a 20oC, assumindo-se
que 10 % a mais de água do que o necessário é usado para a
solução saturada a 90oC?
(c) Quantas libras de água são necessárias para a solução a
90oC e que peso de cristais é obtido a 20oC, assumindo-se
que a solução deve estar 90 % saturada a 90oC?
(d) Quantas libras de água são necessárias para a solução a
90oC e que peso de cristais é obtido a 20oC, assumindo-se
que 5 % da água evapora durante o resfriamento e que os
cristais mantêm a solução saturada mecanicamente na
quantidade de 5 % de seu peso seco?
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Segunda Lista de Exercícios
2.25 Quanto de água tem que ser evaporada a partir de 100 galões de
solução de Na2CO3, contendo 50 g/l a 30oC, de modo que 70 % do
Na2CO3 sejamos cristalizados quando a solução for resfriada para
0oC?
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2.25 Quanto de água tem que ser evaporada a partir de 100 galões de
solução de Na2CO3, contendo 50 g/l a 30oC, de modo que 70 % do
Na2CO3 sejamos cristalizados quando a solução for resfriada para
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Segunda Lista de Exercícios
2.57 Na produção de NH3, a razão molar de N2 para H2 na alimentação
do processo é de 1 N2 para 3 H2. Da alimentação do reator, 25 % é
convertido para NH3. O NH3 formado é condensado para líquido e
completamente removido do reator, enquanto N2 e H2 não
reagidos são reciclados, misturando-se com a alimentação do
processo. Qual é a razão de reciclagem da alimentação em libras
de reciclo por libras de alimentação? A alimentação está a 100oF e
10 atm, enquanto o produto está a 40oF e 8 atm.
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Segunda Lista de Exercícios
2.57 Na produção de NH3, a razão molar de N2 para H2 na alimentação
do processo é de 1 N2 para 3 H2. Da alimentação do reator, 25 % é
convertido para NH3. O NH3 formado é condensado para líquido e
completamente removido do reator, enquanto N2 e H2 não
reagidos são reciclados, misturando-se com a alimentação do
processo. Qual é a razão de reciclagem da alimentação em libras
de reciclo por libras de alimentação? A alimentação está a 100oF e
10 atm, enquanto o produto está a 40oF e 8 atm.
2.57) N2 + 3H 2 => 2NH 3
 1 mol 3 moles 2 moles
Conversão = X =0,25
1 lb-mol N2
3 lb-moles H2
100oF e 10 atm
lb-moles NH3
40oF e 8 atm
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Segunda Lista de Exercícios
lb Reciclo/lb alimentação102
34
3=
84 lb⋅ 18 lb⋅+ 102lb=
9 lb⋅ mole⋅ 2⋅ 1⋅
lb
lb mole⋅
⋅ 18lb=
N2:
H2:
Total:
3 lb⋅ mole⋅ 2⋅ 14⋅
lb
lb mole⋅
⋅ 84lb=
Reciclo: Mantém a mesma proporção
28 lb⋅ 6 lb⋅+ 34lb=
3 lb⋅ mole⋅ 2⋅ 1⋅
lb
lb mole⋅
⋅ 6 lb=
N2:
H2:
Total:
1 lb⋅ mole⋅ 2⋅ 14⋅
lb
lb mole⋅
⋅ 28lb=
Alimentação:
Em peso: m = n x M
lb-moles de recicloR 12=R
4 0.75⋅
0.25
:=R 4 R+( ) 0.75⋅Balanço Total:
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Segunda Lista de Exercícios
2.60 Ácido acético será gerado pela adição de ácido sulfúrico com 10 %
em excesso em acetato de cálcio. A reação Ca(Ac)2 + H2SO4 =
CaSO4 + 2HAc evolui até 90 % da conclusão. O Ca(Ac)2 e o
H2SO4 não utilizados são separados dos produtos da reação e o
excesso de Ca(Ac)2 é reciclado. O ácido acético é separado dos
produtos. Encontre a quantidade de reciclo por hora baseado em
1000 libras de alimentação por hora e também quantas libras de
ácido acético são produzidas por hora. Ver Fig. P2.60.
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Segunda Lista de Exercícios
10% de excesso de H2SO4 
Conversão = 90% Ca(Ac)2 + H2SO4 => CaSO 4 + 2HAc 
 
Base de Cálculo: 1000 lb/h deCa(Ac)2 de alimentação
a) R 1000
lb
hr
R+






0.1⋅ R
1000
lb
hr
0.1⋅
0.9
:= R 111.1
lb
hr
=
b) PMCa(Ac)2=158 lb/lb
.mol
PMHAc=60 lb/lb
.mol
1000
lb
hr
158
lb
lb mole⋅
⋅
2⋅ 60⋅
lb
lb mole⋅
759.5
lb
hr
=