LISTA_DE_EXERCiCIOS_4_BALANcOS_MATERIAIS_COM_RECICLOS_BYPASS_E_PURGA_EM_REGIME_ESTACIONaRIO

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<p>LISTA DE EXERCÍCIOS 5: BALANÇOS MATERIAIS COM RECICLO, BYPASS E PURGA</p><p>EM REGIME ESTACIONÁRIO</p><p>1. Água do mar é dessalinizada por osmose reversa conforme mostrado na figura abaixo. Determine:</p><p>a) A taxa de remoção de salmoura exausta (B). R: 586 lb/h.</p><p>b) A taxa de produção de água dessalinizada (água potável) (D). R: 414 lb/h.</p><p>c) A fração de salmoura que deixa a câmara de osmose (atuando essencialmente como um</p><p>separador) que é reciclada. R: 0,551.</p><p>2. O diagrama mostrado na figura abaixo mostra um processo em estado estacionário para recuperar</p><p>cromato de potássio cristalino de uma solução aquosa.</p><p>a) Calcule a taxa de evaporação, a taxa de produção de K2CrO4 cristalino, as taxas de alimentação para</p><p>as quais o evaporador e o cristalizador devem ser projetados e a razão de reciclo (reciclo/alimentação</p><p>virgem). R: Cristais=1470 kg/h, Evaporação=2950 kg/h, Alimentação Evaporador=10150 kg/h,</p><p>Alimentação cristalizador=7200 kg/h, razão de reciclo=1,26 (obs: valores das respostas estão</p><p>aproximados para “números inteiros redondos” próximos).</p><p>b) Suponha que o filtrado fosse descartado em vez de ser reciclado. Calcule a taxa de produção dos</p><p>cristais. R: Cristais=622 kg/h.</p><p>3. O metanol pode ser produzido pela reação de dióxido de carbono e hidrogênio, conforme reação</p><p>abaixo:</p><p>CO2 + 3H2 CH3OH + H2O</p><p>A alimentação virgem do processo contém hidrogênio, dióxido de carbono e 0,4% molar de inertes.</p><p>O efluente do reator passa por um condensador, que retira essencialmente todo o metanol e a água</p><p>formados e nenhum dos reagentes ou inertes. Estas substâncias são recicladas para o reator. Para</p><p>evitar o acúmulo de inertes no sistema, uma corrente de purga é retirada do reciclo. A alimentação</p><p>do reator contém, em mols, 28% de CO2, 70% de H2 e 2% de inertes. A conversão de H2 no reator é</p><p>de 60%.</p><p>Calcule as vazões e as composições molares da alimentação virgem, da corrente de reciclo e da</p><p>corrente de purga. R: Alimentação virgem=61,4 mol com CO2=25,6%, H2=74% e I=0,4%;</p><p>Alimentação reator=100mol com CO2=28%, H2=70% e I=2%; Reciclo=38,6 mol com</p><p>CO2=31,8%, H2=63,6% e I=4,6%; Purga=5,4 mol com CO2=31,8%, H2=63,6% e I=4,6%.</p><p>4. Uma indústria de produção de sucos da região, iniciou recentemente a linha de produção de suco de</p><p>laranja integral concentrado. O suco de laranja integral contém 12% em massa de sólidos, sendo o</p><p>resto água, enquanto o suco de laranja concentrado contém 42% em massa de sólidos. Antes da sua</p><p>chegada na empresa, usava-se um processo de evaporação simples para a concentração, mas os</p><p>constituintes voláteis do suco escapavam com o vapor de água, deixando o concentrado sem gosto,</p><p>ocasionando reclamação dos clientes e perda de espaço no mercado para os concorrentes. Como</p><p>engenhei@ responsável pelo processo, você realizou alguns testes em laboratório, verificou por meio</p><p>dos balanços uma solução para o problema e propôs uma alteração no processo. A solução consiste</p><p>em desviar uma fração de suco integral que entra no evaporador para adicionar no produto que sai do</p><p>evaporador. Para isso, o suco que entra no evaporador deve ser concentrado até 58% de sólidos, e o</p><p>produto deve ser depois misturado com o suco integral do bypass para atingir a concentração de</p><p>sólidos desejada, mantendo o sabor e o aroma no produto final.</p><p>a) Faça o fluxograma do processo antes e depois da alteração que você propôs colocando as</p><p>informações conhecidas relacionadas com cada corrente.</p><p>b) Calcule a quantidade de produto concentrado para cada 100 kg/h de suco integral que alimenta o</p><p>processo e a fração da alimentação que é desviada do evaporador. Como a quantidade de</p><p>componentes voláteis arrastada pela água evaporada é muito baixa, para efeito de cálculo,</p><p>considere somente água na corrente evaporada. R: Suco Integral Concentrado = 28,57 kg/h,</p><p>Bypass/Alimentação = 9,94%.</p>