3a Lista de Exercícios ENQ3BM

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ª
 LISTA DE EXERCÍCIOS 
BALANÇO DE MASSA E ENERGIA 
EM PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS 
 
Alunos(as): ___________________________________________________________________________ 
Engenharia Química - 3B 
 DUPLA VALOR: 10 pts. ENTREGA: 24/11/2015 
 
1 - Etano reage com oxigênio para formar dióxido de carbono e água, conforme reação: 
C2H6 + 7/2 O2 → 2 CO2 + 3 H2O 
Sabe-se que 100 g.mol/h de etano e 100 g.mol/h de O2 são alimentados em um forno. Determine: 
a) a razão estequiométrica entre o oxigênio e o etano. 
b) o reagente limitante. 
c) a porcentagem em excesso do outro reagente. 
 
2 - Na figura a seguir aparece um fluxograma rotulado para um processo em estado estacionário de duas 
unidades de processo, no qual são mostrados os limites para delimitar subsistemas, em torno dos quais 
podem ser feitos os balanços. Estabeleça os balanços que podem ser escritos. Em seguida, faça o 
desenvolvimento dos cálculos para determinar as variáveis desconhecidas do processo proposto. 
 
 
 
3 - A amônia é queimada para formar ácido nítrico na seguinte reação: 
4 NH3 + O2 → 4 NO + 6 H2O 
a) Calcule a razão (lb-mol O2 que reage/lb-mol NO formado). 
b) Se a amônia alimenta um reator contínuo com uma vazão de 100,0 kmol NH3/h, que vazão de 
alimentação de oxigênio (kmol/h) corresponderia a 40,0% de excesso de O2? 
c) Se 50,0 kg de amônia e 100,0 kg de oxigênio alimentam um reator em batelada, determine o reagente 
limitante, a percentagem de excesso do outro reagente, a extensão da reação (mol) e a massa de NO 
produzido (kg), admitindo que a reação seja completa. 
 
4 - O acetileno é hidrogenado para formar etano. A alimentação do reator contém 1,50 mol H2/mol C2H2. 
a) Calcule a razão estequiométrica de reagente (moles H2 que reagem/mol de C2H2 que reage). 
b) Determine o reagente limitante e calcule a percentagem pela qual o outro reagente está em excesso. 
c) Calcule a vazão mássica de alimentação de hidrogênio (kg/s) necessária para produzir 4 x 106 
toneladas métricas de etano por ano, admitindo que a reação seja completa e que o processo opere por 24 
horas por dia, 300 dias por ano. 
 
5 - Propano (C3H8) é queimado com ar em um reator. A reação do processo é: 
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O. 
Assuma que: 
 A vazão de ar na entrada do reator é igual ao ar teórico; 
 Não ocorre formação de monóxido de carbono; 
 A conversão global do propano é de 100%; 
 A composição molar do ar é 79% N2 e 21% O2. 
 
Calcule a composição molar da saída do reator.