uma companhia fabrica etileno (C2H4) a partir da reação de desidratação do etanol (C2H5OH), sob a seguinte equação estequiométrica: C2H5OH → C2H4 + H2O, com a geração de água (H2O) como um resíduo indesejado da reação. A Figura abaixo esquematiza o processo, considerando-se que a reação ocorre na unidade 1, na unidade 2 o resíduo é removido por secagem e, na unidade 3, executa-se uma purificação.
A 1000 ? 10 10
B ? ? ? ?
C 50 ? ? 50
D ? ? ? ?
E 750 150 600 0
F ? 140 60 0
Soluções para a tarefa
Resposta:
Fluxo A) 1000=FC2H5OH+10+10 => 1000-10-10=FFC2H5OH => FFC2H5OH=980kg/h
Fluxo B) 1000=Ft Fluxo A; FC2H5OH=0+290 => FC2H5OH=290;
FC2H4=660+0 => FC2H4=660; FH2O=50+0 => FH2O=50
Fluxo C) FC2H5OH=FC2H4=0
Fluxo D) Ft=750+200 Ft=950; FC2H5OH=150+140 => FC2H5OH=290;
FC2H4=600+60 => FC2H4=660; FH2O=0+0 => FH2O=0
Fluxo E)
Fluxo F) Ft=140+60+0 => Ft=200
Fluxo FTotal (kg/h) FC2H5OH (kg/h) FC2H4 (kg/h) FH2O (kg/h)
A 1000 980 10 10
B 1000 290 660 50
C 50 0 0 50
D 950 290 660 0
E 750 150 600 0
F 200 140 60 0
Explicação:
O balanço de massas do fluxo em A pode ser escrito como:
Fluxo A) 1000=FC2H5OH+10+10 => 1000-10-10=FFC2H5OH => FFC2H5OH=980kg/h
Como no reator não há perda de massa, para o fluxo em B, Ft=1000
Fazendo o balanço de massas na unidade 3, para o fluxo em F podemos escrever: Fluxo F) Ft=140+60+0 => Ft=200
Para os fluxos em C da unidade 2 é simples concluir que: FC2H5OH=FC2H4=0
Como na unidade 3, o fluxo em D deve ser a soma dos fluxos em E e F, temos:
Fluxo D) Ft=750+200 Ft=950; FC2H5OH=150+140 => FC2H5OH=290;
FC2H4=600+60 => FC2H4=660; FH2O=0+0 => FH2O=0
Como na unidade 2, o fluxo B é igual à soma dos fluxos em C e D, escrevemos: Fluxo B) 1000=Ft Fluxo A; FC2H5OH=0+290 => FC2H5OH=290;
FC2H4=660+0 => FC2H4=660; FH2O=50+0 => FH2O=50
dessa maneira completamos a tabela.
Resposta:
Fluxo FTotal FC2H5OH FC2H4 FH2O
A 1000 980 10 10
B 1000 290 660 50
C 50 0 0 50
D 950 290 660 0
E 750 150 600 0
F 200 140 60 0
Explicação:
Importante se atentar com a massa total.. é um balanço de massa..
Para resolver, comece calculando a massa total (FTotal), como do processo A para B não tem resíduos, 100% da massa é transferida.
No processo C é retirado 50Kg/h de H2O, logo o que sobra em D é 1000-50=950.
para balancear, E+F = 950.. se E=750, logo F tem que ser 200.
Continuando o balanço...
Tudo que entra em D, sai em E e F, logo D = E+F.. com isso preenchemos as colunas de FC2H5OH e FC2H4, 290 (E+F) e 660 respectivamente.
Para finalizar, considerando que no anunciado esta claro que a reação acontece em 1 e em 2 é apenas uma separação de H2O (secagem), tudo que entra em 2 é transferido de B para D, com exceção do H2O que é eliminado. Logo, os valores de D são os mesmos em B.
No processo C, temos apenas a eliminação de H2O.
Espero ter ajudado!