Gabarito P2 - Fundamentos de Processos e Operações Unitárias II

Gabarito P2 2 sem2023dp Fundamentos de Processos e Operações Unitária II 1 Balanço material no VC1 𝐵𝑀𝐺 15000 𝑚 4 𝑚 6 1 BMP 𝑁𝑎𝑂𝐻 040 15000 095 𝑚 6 045 005 𝑚 6 2 𝐻2𝑂 060 15000 𝑚 4 055 005 𝑚 6 3 Resolvendo a equação 2 𝑚 6 61697 𝑘𝑔ℎ Da equação 1 𝑚 4 88303 𝑘𝑔ℎ 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 Balanço material no VC3 𝐵𝑀𝑇 𝑚 5 𝑚 2 61697 4 BMP 𝑁𝑎𝑂𝐻 050 𝑚 5 045 𝑚 2 095 61697 045 005 61699 5 Substituindo 4 em 5 050 𝑚 2 61697 045 𝑚 2 6000 050 𝑚 2 308485 045 𝑚 2 6000 𝑚 2 583038𝑘𝑔ℎ de reciclo 15000 kgh VC1 VC2 VC3 Complementando Taxa de reciclocarga de alimentação 𝑚 2 𝑚 1 5830388 𝑘𝑔ℎ 15000 𝑘𝑔ℎ 389 𝑘𝑔 𝑟𝑒𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑘𝑔 2 a 𝐶𝐻4𝑔 2 𝑂2𝑔 𝐶𝑂2𝑔 2𝐻2𝑂𝑣 Coeficientes estequiométricos 1 mol 2 mol 1 mol 2 mol 4 kmol 8 kmol 4 kmol 8 kmol b 𝑛𝐶𝐻4 𝑚 𝑀 64 𝑘𝑔 16 𝑘𝑔𝑘𝑚𝑜𝑙 4 kmol na CNTP 1mol 224 L 1 kmol 224 m³ 𝑉𝑂2 8 𝑘𝑚𝑜𝑙 224 𝑚3 𝑘𝑚𝑜𝑙 1792 𝑚3𝑛𝑎 𝐶𝑁𝑇𝑃 𝑚𝐶𝑂2 𝑛 𝑀 4 𝑘𝑚𝑜𝑙 44 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙 176 𝑘𝑔 176000 𝑔 𝑚𝐻2𝑂 𝑛 𝑀 8 𝑘𝑚𝑜𝑙 16 𝑘𝑔 𝑘𝑚𝑜𝑙 144 𝑘𝑔 144000 𝑔 3 Reação 𝐶2𝐻4 𝐻𝐵𝑟 𝐶2𝐻5𝐵𝑟 𝜉 alim 1092 mols 908 mols consprod saída Pedese 𝑋𝑅𝐿 𝐸𝑥𝑐𝑅𝐸 Balanço material atômico BM C 2 𝑥 200 2 052 𝑛 2 2 031 𝑛 2 1 BM Br 1 1 𝑥 200 1 052 𝑛 2 1 017 𝑛 2 2 Resolvendo as equações 1 e 2 x 0546 mol de C2H4mol e 0454 mol de HBrmol 𝑛 2 13156 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑛 𝐶2𝐻4 𝑎𝑙𝑖𝑚 0546 200 1092 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑛 𝐻𝐵𝑟 𝑎𝑙𝑖𝑚 0454 200 908 𝑚𝑜𝑙𝑠 reator 𝑛1 200 mols 𝑛 2 13156 𝑚𝑜𝑙𝑠 C2H4 x HBr 1x C2H5Br 52 molar HBr 17 molar C2H4 31 molar 𝑅𝐿 𝐻𝐵𝑟 𝑅𝐸 𝐶2𝐻4 𝑛 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 𝐶2𝐻4 908 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝐸𝑥𝑐𝐶2𝐻4 𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑚 𝑛 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑛 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 100 1092 908 908 100 2026 Cálculo da extensão da reação 𝑛 𝐶2𝐻4𝑠𝑎𝑖𝑑𝑎 𝑛 𝐶2𝐻4𝑎𝑙𝑖𝑚 𝜈 𝜉 052 13156 0 1 𝜉 𝜉 6841 mols 𝑋𝐻𝐵𝑟 𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 100 6841 908 100 7534 4 Reações 𝐶2𝐻6𝑔 𝐶𝑙2𝑔 𝐶2𝐻5𝐶𝑙𝑔 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝜉1 105 𝑚𝑜𝑙ℎ alim 5175molh 115 molh 115 molh consprod 105 molh 105 molh 105 molh 105 molh saída 𝐶2𝐻5𝐶𝑙𝑔 𝐶𝑙2𝑔 𝐶2𝐻4𝐶𝑙2g 𝐻𝐶𝑙𝑔 𝜉2 5𝑚𝑜𝑙ℎ consprod 5 molh 5 molh 5 molh 5 molh saída a RE C2H6 𝑛 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜 115 𝑚𝑜𝑙ℎ 𝐸𝑥𝑐𝐶2𝐻6 𝑛 𝑎𝑙𝑖𝑚 𝑛 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 𝑛 𝑡𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 100 5175 115 115 100 350 Balanço material no reator 𝑛 𝑖𝑓 𝑛 𝑖0 𝜈𝑖𝑗 𝜉𝑗 C2H5Cl 𝑛 𝑖𝑓 0 1 105 1 5 100 𝑚𝑜𝑙ℎ C2H6 𝑛 2 5175 1 105 4125 𝑚𝑜𝑙ℎ reator 𝑛𝑎𝑙𝑖𝑚 𝑛𝑠𝑎𝑖𝑑𝑎 6325 molh C2H6 5175 molh Cl2 115 molh C2H5Cl 100 molh C2H6 𝑛24125 molh Cl2 𝑛35 molh HCl 𝑛4110 molh C2H4Cl2 𝑛55 molh Cl2 𝑛 3 115 1 105 1 5 5 𝑚𝑜𝑙ℎ HCl 𝑛 4 0 1 105 1 5 110 𝑚𝑜𝑙ℎ C2H4Cl2 𝑛 5 0 1 5 5 𝑚𝑜𝑙ℎ b 𝑋𝐶2𝐻6 𝑛𝐶2𝐻6 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 𝑛𝐶2𝐻6 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 100 105 5175 100 203 c 𝑋𝐶𝑙2 𝑛𝐶𝑙2 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 𝑛𝐶𝑙2 𝑎𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑑𝑜 100 110 115 100 9565 d 𝑌 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑧𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑧𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑒 𝑡𝑜𝑑𝑜 𝑜 𝑅𝐿 𝑓𝑜𝑠𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑣𝑒𝑟𝑡𝑖𝑑𝑜 𝑛𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 100 115 087 e 𝑆 𝑑𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑠𝑒𝑗𝑎𝑑𝑜 100 5 100 20 𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻5𝐶𝑙𝑚𝑜𝑙 𝐶2𝐻4𝐶𝑙2 f 𝑦𝐶2𝐻5𝐶𝑙 𝑛𝐶2𝐻5𝐶𝑙 𝑛𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100 100 6325 100 1581 𝑦𝐶2𝐻6 𝑛 𝐶2𝐻6 𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100 4125 6325 100 6522 𝑦𝐶𝑙2 𝑛 𝐶𝑙2 𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100 5 6325 100 079 𝑦𝐻𝐶𝑙 𝑛 𝐻𝐶𝑙 𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100 110 6325 100 1740 𝑦𝐶2𝐻4𝐶𝑙2 𝑛 𝐶2𝐻4𝐶𝑙2 𝑛 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 100 5 6325 100 079