Exercicio 5 (2)

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Exercício 5: 
A Acetonitrila (C3H3N) é produzida pela reação entre propileno (C3H6), amônia (NH3) e Oxigênio 
(O2). 
C3H6(g) + NH3(g) + 3/2 O2(g) → C3H3N(g) + 3H2O (l) 
Um reator foi alimentado com 10% molar de C3H6, 12% de NH3 e 78% de ar atmosférico. Uma 
conversão fracional de 30% molar do reagente limitante é atingida. Tomando como base 100 
mol de alimentação no reator, determine: 
Dados: Composição molar do ar atmosférico: 79% de N2 e 21% O2. 
a) O reagente limitante 
b) Porcentagem de excesso dos outros componentes 
c) As vazões molares das espécies de saída do reator. 
 
 
 
 
 
 
 
 Ar Atmosférico 
 
 
 
 
 
 
 
Relação propileno, (C3H6): 
10𝑘𝑚𝑜𝑙
1
= 10. 
 
Relação amônia, (NH3): 
12𝑘𝑚𝑜𝑙
1
= 12. 
REATOR 
+ excesso dos reagentes 
C3H3N(g) 
H2O(g) 
N2(g) 
 
C3H6(g) 
NH3(g) 
 
O2(g) 
N2(g) 
 
10 mol C3H6(g) 
12 mol NH3(g) 
 
REATOR ? 
 
61,6 mol N2(g) 
16,4 mol O2(g) 
 78 mol ar atmosférico 
 
Relação de oxigênio, (O2): 
16,4𝑘𝑚𝑜𝑙
1,5
= 10,9. 
 
a) Reagente limitante: 
C3H6(g) NH3(g) 3/2 O2(g) C3H3N(g) 3H2O (l) 
1 mol 1 mol 1,5 mol 1 mol 3 mol 
10 mol 12 mol 16,4 mol Alimentação do 
reator 
Não estão em 
proporção 
10 mol 10 mol 15 mol Quantidade máxima dos reagentes que 
participam da reação (R 100%) 
0 2 mol 1,4 mol - - 
 
C3H6 é o reagente limitante. Porcentagem em excesso 
 
b) Porcentagem em excesso: 
 
(% excesso NH3) = 
𝑛(𝑁𝐻3)𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 − 𝑛(𝑁𝐻3)𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 
𝑛(𝑁𝐻3)𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜
 𝑥 100% 
(% excesso NH3) = 
12 − 10
10
 𝑥 100% = 20% 𝑒𝑚 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 
(% excesso O2) = 
𝑛(𝑂2)𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 − 𝑛(𝑂2)𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 
𝑛(𝑂2)𝑒𝑠𝑡𝑒𝑞𝑢𝑖𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜
 𝑥 100% 
(% excesso O2) = 
16,4 − 15
15
 𝑥 100% = 9,33% 𝑒𝑚 𝑒𝑥𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜 
 
c) Vazão molar dos produtos: 
Tem-se uma taxa de conversão de 30% do reagente limitante. No caso, o C3H6. Então apenas 
30% deste reagente reage. 
10 mol 100% 
 X 30% 
x: 3 mol de C3H6 reagem. 
 
 
 
 
10 mol C3H6(g) 
12 mol NH3(g) 
 61,6 mol N2(g) 
16,4 mol O2(g) 
 78 mol ar atmosférico 
 
REATOR 
7 mol C3H6(g) 
9 mol NH3(g) 
 61,6 mol N2(g) 
11,9 mol O2(g) 
 3 mol C3H3N(g) 
 
9 mol H2O (l) 
 
 
C3H6(g) NH3(g) 3/2 O2(g) C3H3N(g) 3H2O (l) 
3 mol 3 mol 4,5 mol 3 mol 9 mol 
 
Referência: Felder, R.M.; Rousseau, R.W. ‐ Princípios Elementares dos Processos Químicos 
LTC Elementares dos Processos Químicos. LTC Editora. 3ª edição. 2005. Capítulo 4 
Fundamentos de Balanços de Massa.