Lista 3 - Conservação de massa e energia

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GNE328 – Conservação de Massa e Energia 
Profa. Zuy Maria Magriotis 
Lista de Exercícios – 3 
 
1. Na produção de um óleo a partir de uma semente oleaginosa, sementes contendo 10,00% em peso 
de óleo e 90,00% de sólidos são trituradas e alimentadas a um tanque agitado, onde elas são 
suspensas em hexano líquido. A razão de alimentação é (3,00 kg de hexano/kg de sementes). 
Considere que todo o óleo das sementes seja extraído pelo hexano. A mistura efluente do extrator 
passa para um filtro. A torta do filtro contém 75,00% de sólidos e o balanço (restante para completar a 
mistura) é óleo vegetal e hexano, sendo que esta última mistura está na mesma proporção na qual sai 
do extrator. A torta do filtro é descartada, e o filtrado líquido é alimentado a um evaporador a vácuo, 
no qual o hexano é vaporizado e separado do óleo. O vapor de hexano é a seguir condensado e 
reciclado ao tanque agitado. 
a) Esquematize o fluxograma do processo. 
b) Calcule o rendimento de produto óleo vegetal (kg de óleo/kg de sementes alimentadas), a 
alimentação fresca (nova) de hexano requerida (kg de hexano/kg de sementes), a razão de reciclo em 
relação à alimentação fresca (kg de hexano reciclado/kg de alimentação fresca) e as composições 
(frações mássicas dos componentes) das borras deixando o extrator e o filtrado. 
 
2. Num processo industrial, uma corrente de hidrocarbonetos pesados é combinada com uma corrente 
de reciclo de um fracionador, formando a corrente A, que é alimentada a um reator. A corrente que sai 
do reator, denominada de corrente B, entra num fracionador, gerando a corrente de reciclo R, uma 
corrente de gasolina G e uma corrente de diesel D, cujas composições em % molares são dadas na 
tabela a seguir. 
 
Componente 
(% molar) 
A B G D R 
C6H14 0,0 5,0 19,7 0,2 0,0 
C7H14 0,0 15,0 40,0 11,8 0,0 
C8H18 3,1 20,0 20,0 35,4 0,0 
C11H24 7,4 25,0 20,0 35,0 15,7 
C12H24 15,7 10,0 0,0 11,6 15,4 
C15H32 36,8 10,0 0,0 4,7 24,2 
C18H36 36,8 15,0 0,0 0,5 44,7 
 
a) Calcule a razão molar de B e A. 
b) Se o reator é operado com uma alimentação combinada A (Alimentação fresca + reciclo) de 2920 
bbl/h a 25° API, quantos mols de produto são produzidos? 
c) Se o fracionador produz três correntes R, G e D, qual é a quantidade de cada corrente produzida na 
base dada no item b? 
 
3. 4500,0 kg/h de uma solução que é 1/3 K2CrO4 em massa é misturada com uma corrente de reciclo 
contendo 36,4% de K2CrO4, e a corrente combinada é alimentada a um evaporador. A corrente 
concentrada que sai do evaporador contém 49,4% de K2CrO4; esta corrente é alimentada a um 
cristalizador no qual a mesma é resfriada, causando a cristalização do K2CrO4 e então filtrada. A torta 
do filtro consiste de cristais de K2CrO4 e uma solução que contém 36,4% de K2CrO4 em peso; os cristais 
representam 95,0% da massa total da torta do filtro. A solução que passa através do filtro, também a 
36,4% de K2CrO4, é reciclada. 
a) Calcule a taxa de evaporação, a taxa de produção de K2CrO4 cristalino, as taxas de alimentação do 
evaporador e do cristalizador e a razão de reciclo (massa de reciclo/massa de alimentação fresca). 
 
4. O processo de desidrogenação do propano, para a formação do propeno ocorre de acordo com a 
reação: 
C3H8  C3H6 + H2 
 
A conversão por passe no reator é 40,00%. A alimentação entra no reator, e os produtos que saem do 
reator passam por um separador, do qual saem três correntes: uma corrente contendo C3H6 (SP1), 
uma corrente contendo H2 (SP2) e uma corrente de reciclo contendo 80,00% de C3H8 e 20,00% de 
C3H6 que se junta na corrente de alimentação nova. Sendo a vazão molar de produto igual a 50,00 
kgmol/h, determine: 
A) Todas as correntes. 
B) A conversão global. 
 
Respostas: 
1) Rendimento: 0,0903 kg óleo/kg semente. Alimentação fresca de hexano: 0,290 kg hexano/kg 
semente. RC/AF = 9,33. Composição borras: a) extrator: 2,5% óleo, 22,5% sólido, 75,0% hexano; b) 
filtrado: 3,23% óleo, 96,77% hexano. 
 
2) a) nB/nA = 1,36. b) 2.688,3 kgmol/h. c) G = 670,70 kgmol/h, D = 1.143,77 kgmol/h, R = 873,83 
kgmol/h. 
 
3) 
 
4) 
Comp. AF AR SR RC SP1 SP2 
C3H8 50,00 125,00 75,00 75,00 - - 
C3H6 - 18,75 68,75 18,75 50,00 - 
H2 - - 50,00 - - 50,00 
Total 50,00 143,75 193,75 93,75 50,00 50,00