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Lista Exercícios - Introdução Aos Processos Químicos
Lista Exercícios - Introdução Aos Processos Químicos
Lista Exercícios - Introdução Aos Processos Químicos
LISTA DE EXERCÍCIOS #3
QUESTÃO 1.
Para economizar energia, gases de exaustão de um forno são usados para secar arroz. O
fluxograma e os dados são mostrados na Figura Q6. Qual será a quantidade de gás
reciclado (em lbmols) por 100 lbm de P, se a concentração de água no gás que entra no
secador for 5,20%?
Figura Q1.
QUESTÃO 2.
Uma coluna de absorção é projetada para reduzir o teor de SO2 do ar, conforme o esquema
abaixo.
Figura Q2
Calcule:
(A) A vazão volumétrica de água necessária para tratar 600,0 m3/dia a CNTP do ar rico
em SO2, desejando-se remover 95% de SO2 presente neste ar.
(B) A razão entre as correntes de reciclo e de água fresca que deverá ser utilizada.
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QUESTÃO 3.
(A) Caros futuros engenheiros, determinem (i) a porcentagem pela qual o benzeno é
fornecido em excesso, (ii) a conversão fracional do benzeno, (iii) o rendimento
fracional de monoclorobenzeno, e (iv) a razão mássica de alimentação gasosa
para a alimentação líquida.
(B) Por que o benzeno seria fornecido em excesso e a conversão fracional mantida
tão baixa nessa planta industrial?
(C) O que pode ser feito com o efluente gasoso?
(D) É possível usar cloro 99,9% puro (de grau analítico – geralmente usado em
laboratório) em vez de cloro de grau técnico usado no processo. Por que,
provavelmente, isto não é feito? Sob que condições poderia ser interessante o
uso de reagente de alta pureza em um processo comercial? (Dica: Pense em
possíveis problemas associados com as impurezas em reagentes de grau
técnico).
QUESTÃO 4.
Em uma planta de oxidação de amônia, uma mistura de NH3 e ar com teor de NH3 de 10,0%
é carga de um reator, onde ocorre a seguinte reação:
4 NH3 + 5O2 4 NO + 6 H 2O
2 NH3 + 3/2O2 N 2 + 3H 2O
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QUESTÃO 5.
O óxido de etileno (C2H4O) é um intermediário de alto valor que é usado para produzir glicol
e polietileno glicol. O óxido de etileno é produzido pela oxidação parcial do etileno (C2H4)
usando um catalisador sólido em um reator de leito fixo:
𝐶2 𝐻4 + 1⁄2 𝑂2 → 𝐶2 𝐻4 𝑂
Em adição, uma parte do etileno reage completamente para formar CO2 e H2O:
𝐶2 𝐻4 + 3 𝑂2 → 2 𝐶𝑂2 + 2 𝐻2 𝑂
O produto gasoso que deixa o reator de leito fixo de produção de óxido de etileno apresenta
a seguinte composição, em base isenta de água: 20,5% de C2H4O, 72,7% de N2, 2,3% de
O2 e 4,5% de CO2. Determine a porcentagem de ar em excesso baseada na reação
desejada e a vazão mássica de alimentação do etileno, em libras por hora, para produzir
100.000 toneladas/ano de óxido de etileno.
QUESTÃO 6.
Ácido fluorídrico (HF) pode ser produzido pelo ataque do fluoreto de cálcio (CaF2) pelo
ácido sulfúrico (H2SO4). Uma amostra de fluorita (a matéria-prima) contém 75% em massa
de CaF2 e 25% de material inerte (que não reage). Emprega-se no processo ácido sulfúrico
puro com um excesso de 30% em relação à quantidade teórica requerida. A maior parte do
HF produzido deixa a câmara de reação na forma de gás, porém uma torta sólida é também
removida da câmara contendo 5% do total de HF formado combinado com o CaSO4, o
material inerte e o ácido sulfúrico não reagido. Quantos quilogramas de torta são formados
para cada 100 kg de fluorita alimentada ao processo?
QUESTÃO 7.
𝐶𝑂 + 1⁄2 𝑂2 → 𝐶𝑂2
𝐻2 + 1⁄2 𝑂2 → 𝐻2 𝑂
Se uma fase gasosa, composta por 13,54% de CO, 15,22% de CO2, 15,01% de H2,
3,20% de CH4 e o restante corresponde à N2, for queimada com 40% de excesso de ar, e
considerando-se que todo CH4 é consumido:
(A) Qual a quantidade de ar que seria necessária para queima de 100 mols do gás;
(B) Qual seria a análise do produto em base úmida?
(C) Qual a análise de Orsat do produto?
QUESTÃO 8.
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CO2 75% em mol
CO 14% em mol
O2 11% em mol
QUESTÃO 9.
𝐶 3 𝐻8 → 𝐶3 𝐻6 + 𝐻2
Figura Q9.
QUESTÃO 10.
TiCl4 pode ser formado pela reação de dióxido de titânio (TiO2) com ácido clorídrico. TiO2
está disponível como um minério, contendo 78% de TiO2 e 22% de inertes. O HCl está
disponível como 45% em massa de solução (o restante é água). A conversão por passagem
de TiO2 é 75%. O HCl é alimentado no reator com 20% de excesso, baseando-se na
reação. TiO2 puro não reagido é reciclado para se misturar com a alimentação de TiO2.
𝑇𝑖𝑂2 + 4𝐻𝐶𝑙 → 𝑇𝑖𝐶𝑙4 + 2𝐻2 𝑂
Para 1 kg de TiCl4 produzido, determine:
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QUESTÃO 11.
A Figura Q11 mostra o processo simplificado para fazer dicloro etileno (C2H4Cl2). Os dados
de alimentação foram colocados na figura. Noventa por cento de conversão de C2H4
ocorrem em cada passagem pelo reator. A corrente de topo do separador contém 98% do
Cl2, 92% do C2H4 e 0,1% de C2H4Cl2. Cinco por cento do topo do separador são purgados.
Calcule:
Figura Q11.
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