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Processos contínuos - Carga Térmica

O etanol (C2H5OH) pode ser produzido comercialmente pela hidratação do etileno (ou eteno) como

representado na reação abaixo:

C2H4(g) + H2O(v) → C2H5OH(v)

Considere o diagrama representativo do processo e a seguinte descrição.

A alimentação do reator(R) contém uma mistura de 53,7% molar de eteno e 46,3% molar de H2O e entra

no reator a 300°C. A água alimentada ao processo é misturada com água reciclada e entra no vaporizador

(V) a temperatura de 50°C e deve sair a temperatura de 100°C para ser misturada com o etileno. O reator

opera isotermicamente a 300°C e é atingida uma conversão de 5% de etileno. O produto gasoso do reator

é então resfriado no condensador (C) até 60°C utilizando água de resfriamento. O produto final, que sai

no topo da coluna de destilação (D) é uma solução aquosa contendo 85% em massa de etanol. Para uma

produção de 1082,35 kg/h de solução final, determine:

a) a carga de etileno no processo (kg/h) e a taxa de reciclo de etileno(kg/h);

b) a quantidade de vapor (kg/h) necessária para aquecer e vaporizar a água que será misturada ao

etileno. Utiliza-se nesta operação vapor saturado a 2 kgf/cm2

;

c) o fluxo molar da corrente que sai do reator a 300ºC;

d) o fluxo mássico de água de resfriamento utilizada no condensador que está disponível a 30ºC e que

não deve ultrapassar 40ºC devido a restrições na torre de resfriamento da planta.

e) estimar o custo das utilidades quente (vapor) e fria (água) por unidade de tempo


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