Balanço de Massa com Reação Química – Método da Extensão

O óxido de etileno pode ser utilizado como matéria-prima para obtenção de  etilenoglicol. O  óxido  de  etileno  deverá ser produzido pela oxidação catalítica de eteno com ar, de acordo com a seguinte reação:

No entanto, em paralelo ocorre a reação indesejável de combustão do eteno de acordo com a reação abaixo:

A conversão global de eteno no processo é de 95,0%, e a seletividade do etileno em relação ao CO2 é de 18,5:1.

De acordo com os dados fornecidos, o rendimento do óxido de etileno no processo é de:

Resolução:

A conversão global de eteno é de 95 % – X (eteno global) = 0,95. Logo:

O aluno deve adotar uma base de calculo. Vamos adotar no inicial eteno = 100 moles.

O aluno deve aplicar o método da extensão ξ:

O aluno deve entender que é necessário calcular o valor da extensão ξ1 e ξ2. Temos uma equação com duas  incógnitas. Sendo  necessário uma segunda equação  que  relaciona  ξ1 e ξ2. Essa  segunda  equação o  aluno pode obter pela seletividade informada no problema.

Aplicando a definição de extensão para o etileno e para o CO2 tem-se:

OBS: O numero 2 é devido a estequiometria do CO2 em relação a estequiometria do limitante eteno que é 1.

Como no inicio da reação não existe nenhum etileno e nem CO2, então moles iniciais vale zero:

Substituindo na seletividade:

Agora se tem duas equações e duas incógnitas:

Resolvendo por isolamento e substituição:

Com os valores de extensão o aluno deve calcular o rendimento:

Bons Estudos

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