Balanço de Massa com Reação Química – Reator – Método Extensão

As reações ocorrem em reator continuo em estado estacionário

A alimentação contém 85% molar de etano (C2H6) e o resto são  inertes (I). A  conversão  fracional  do  etano  no  reator  é  de  0,501,  e  o  rendimento fracional do etileno é 0,471. Calcule a composição molar do produto gasoso e  a  seletividade  da  produção  do  etileno  em relação ao metano para 100 moles de alimentação no reator.

Resolução:

Como alimentação é de 100 mols e este possui fração de 0,85 de etano e 0,15 de inerte sendo assim a alimentação consta de 85 mols de etano e 15 mols de inerte.

O aluno deve entender a definição de extensão da reação química:

 

 

 

 

Como existem duas reações logo para cada reação tem-se uma extensão. O aluno   deve  entender  que  a  reação  de  interesse  é  a  reação  (1)  porém paralelo a essa reação ocorre uma reação concorrente (2).

Aplicando a extensão para os reagentes e produtos do reator:

OBS: O inerte não  participa  da  reação.  O  numero  de mols de inerte que entra no reator é igual ao numero de mol que sai.

No inicio da reação se tem:

OBS: Os  que  são iguais a  zero é devido não haver um numero de  moles significativos no inicio da reação. Logo:

 

 

 

 

Calculo da extensão Ɛ1 e da Ɛ2:

OBS: A  conversão  do limitante no caso o etano é de 0,501. Essa conversão foi informado no enunciado da questão.

O  aluno  deve  entender  definição  de  rendimento aplicado ao balanço de massa com reação química.

A questão informa um rendimento de 0,47:

Como:

Com os valores de extensão 1 e 2 fazer o calculo da composição molar da saída do reator:

Calculo do numero total de moles ntotal:

Calculo da composição em moles:

Calculo da Seletividade:

OBS: O  aluno  deve entender que a definição de seletividade é a razão do numero  de  moles  do  produto  que  se  quer  pelo  numero d e moles do produto que não se deseja.

Bons estudos

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