Exercícios 2 - 2014

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UFRN –CT – DEQ
Disciplina: Princípios dos Processos Químicos
Professora: Fátima Medeiros
Lista de Exercícios 2 – (2013-2) 
Resolva os seguintes exercícios do livro texto:
4.9-4.11-4.12-4.17-4.20.
2- As centrífugas são usadas para separar partículas sólidas de diâmetros na faixa de 0,1 100m usando a força centrífuga sobre uma suspensão líquida. Células de leveduras são recuperadas de um mosto (uma suspensão líquida contendo células) usando uma centrífuga tubular (um sistema cilíndrico girando em torno de um eixo). Determine a quantidade de líquido descarregado isento de células quando 1000l/h de suspensão são alimentados à centrífuga. A alimentação contém 500mg de células/L, e a corrente de produto contém 50% em peso de células. Considere que a densidade da alimentação é 1g/cm3.
3-Estreptomicina é um antibiótico usado para combater doenças bacterianas, sendo produzido no reator biológico pela fermentação de nutrientes, como glicose e aminoácidos, por uma certa bactéria. Após a fermentação a estreptomicina é recuperada via processo de extração, contactando-se o mosto de fermentação com um solvente orgânico. O processo de extração é capaz de recuperar a estreptomicina por esta apresentar uma maior afinidade para se dissolver na solução orgânica do que na solução aquosa. A figura abaixo apresenta o processo global. Determine a fração mássica de estreptomicina na corrente de saída de solvente admitindo que essa corrente é isenta de água e que não há perda de solvente através da fase aquosa de saída. Considere que a densidade da solução é 1g/cm3 e do solvente orgânico 0,6g/cm3
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4-(Concurso BR 2010 engº de processamento) 100 mol/h de uma mistura amônia-ar, considerada ideal, contendo 15% em volume de amônia, entram em uma coluna de absorção em contracorrente para serem tratados com água de modo a recuperar 95% da amônia. A relação solvente líquido / solvente gasoso é 2. A razão molar de amônia no produto líquido e a vazão do solvente, em mol/h, são, respectivamente,
(A) 0,009 e 85
(B) 0,077 e 85
(C) 0,084 e 170
(D) 0,084 e 200
(E) 0,850 e 100
5- (Concurso BR 2010 engº de processamento) Uma coluna de destilação é alimentada com 100 kg/h de uma mistura a 50% dos compostos A e B. O destilado contém 98% de A e o resíduo de fundo apresenta 94% de B. A corrente de vapor que sai da coluna corresponde a 80% da alimentação e uma parte do destilado retorna à coluna como refluxo. Com base nessas informações, conclui-se que:
(A) O refluxo pode ser determinado pelo balanço de massa global
(B) O refluxo de destilado é aproximadamente 20 kg/h.
(C)A vazão mássica de destilado que sai da coluna é maior que a vazão mássica da cauda da coluna.
(D)A razão de refluxo (R/D) é aproximadamente 0,7.
(E)A vazão mássica da corrente de fundo da coluna é 48 kg/h.
6- Petróleo cru contém sal que deve ser removido antes do seu refino. Assim, este petróleo passa por uma unidade de lavagem, onde água pura é misturada ao petróleo, havendo a dissolução de parte do sal presente no petróleo na água. Da lavadora saem duas correntes: uma de petróleo, sem a presença de água, e a outra formada por uma solução aquosa do sal, sem a presença de petróleo. Sendo a fração mássica de sal na corrente de solução igual a 15% e no petróleo cru igual a 5%, determine a fração mássica de sal no petróleo lavado, sendo a razão entre petróleo cru e água pura utilizada na lavadora igual a 4:1 em massa.
7 - Observe o processo ilustrado abaixo. Escolha uma base de cálculo, realize a análise dos graus de liberdade e calcule todas as vazões do processo
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8 - Na fabricação de café solúvel, o extrato que sai dos extratores (m1) contém cerca de 25% de sólidos, sendo concentrado por evaporação até 42% de sólidos. Após a concentração, o extrato segue para o secador “Spray”, do qual sai com 5% de água (m8). Como na evaporação perde-se muito mais aroma que na secagem, uma alternativa interessante é dividir o extrato em duas correntes: uma passa pelo evaporador(m3) e outra vai direto ao secador(m2). Assim, se 1/5 do extrato for direto ao secador, qual a concentração do café na saída do evaporador de forma que a alimentação do secador (m6) tenha 42% de sólidos? Adote uma base de cálculo e determine todas as correntes do processo.
9– Acetona é utilizada na fabricação de muitos produtos químicos e também como solvente. Neste último caso muitas restrições são colocadas na liberação do vapor de acetona para o meio ambiente. Pediram para você projetar um sistema de recuperação da acetona, com base no fluxograma abaixo, onde todas as concentrações são dadas em percentagem em peso. Realize a análise de graus de liberdade e calcule as correntes m2, m3, m4, m5 e m6 para m1=1500kg/h
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Processo de Extração
Solução aquosa V1=200L/min – 10g/Lde estreptomicina
Fase orgânica estreptomicina extraída
Solvente orgânico V2= 10L/min.
Fase aquosa 0,2 g/l de estreptomicina m3
Evaporador
m3
m4 60 kg H2O
 m1
(20% KCl 80% H2O)
m2 
40% KCl 60% H2O
60%H2O
m6
60% KCl
40% H2O
m5
m1
m8
m7
m6
m5
m2=0,2m1
evaporador
secador
m4
m3
A
B
S
O
R
Ç
Ã
O
condensador
D
E
S
T
I
L
Ç
Ã
O
m5(kg/h)
Acetona 0,04
Água 0,96
Água
m2(kg/h)
m1=1500 kg/h
Ar 0,95
Acetona 0,03
Água 0,02
m6 (kg/h)
Acetona 0,99
Água 0,01
m4 (kg/h) Acetona 0,19, Água 0,81
m3 (kg/h)
Ar 0,995
Água 0,005
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