Operações Unitárias 2 Questões 1

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Operações Unitárias 
Parte II 
Apresentação 
Aula anterior: 
 
- Grandezas físicas; 
- Balanço de massa; 
- Balanço de energia; 
- Conversão; 
- Reciclo; 
- Rendimento; 
- Fração convertida; 
- Umidade relativa; 
- Filtração; 
- Evaporação; 
Apresentação 
Estrutura da aula: 
 
- Absorção; 
- Cristalização; 
- Secagem; 
- Destilação; 
- Extração; 
- Reatores; 
- Questões Gerais. 
Absorção 
Exercício 
Para separar o amoníaco presente em uma mistura gasosa 
amoníaco – ar, com 8% molar de NH3, lava-se essa mistura, 
em um único estágio, com água reciclada a 293 K contendo 
uma quantidade de amoníaco de 0,01 mol NH3 / mol H2O. A 
composição do NH3 no produto gasoso é 0,032 mol NH3 / mol 
ar. 
Questão 65 – Químico de Petróleo – Petrobras 02/2010 
Obs.: Na maioria dos casos utiliza-se frações mássicas, mas 
no caso da absorção com amônia pode ser utilizada frações 
molares. 
Exercício 
Uma coluna de absorção foi dimensionada para absorver 90% 
de uma substância de massa molar igual a 50 kg/kmol, presente 
em uma corrente de ar, usando água pura como solvente. 
O teor dessa substância no ar é de 40% em base molar e, na 
solução aquosa formada, é de 25% em massa. Considerando-
se que sejam desprezíveis a solubilidade do ar na água e a 
evaporação da água, a razão molar entre a água usada como 
solvente e a corrente de ar a ser tratada é de: 
Questão 24 – Engenheiro de Processamento – Petrobras 02/2010 
Cristalização 
Questão 41 – Eng. Processamento – Transpetro 3/2011 
 
Pretende-se produzir 1.000 kg de um sólido S sob a 
forma de cristais a partir de 10.000 kg de uma solução 
aquosa saturada, que se encontra em um cristalizador 
a 80 °C. A solubilidade de S em água é aproximada por 
s = 0,04 + 0,002 T, em que s [=] g S/ g H2O, T [=] ºC. 
 
Até que temperatura deve ser resfriada, no cristalizador, 
a solução saturada? 
Exercício 
Secagem 
Exercício 
A polpa de papel úmida contendo 40,0% em massa de água 
passa através de um secador a ar até que a polpa contenha 
10,0% em massa de água. O percentual de água removido da 
polpa úmida é de: 
Questão 23 – Engenheiro de Processamento– Petrobras 02/2010 
Questão 41 – Químico de Petróleo – Petrobrás 1/2011 
 
 
 
Sólido úmido: 99% umidade e 50 kg de massa. 
 
Passa por uma secagem até atingir 98% de umidade. 
 
Qual a massa do sólido úmido que restou? 
 
Exercício 
Destilação 
Exercício 
Exercício 
Exercício 
O balanço de massa global na coluna e os valores das 
entalpias específicas das correntes da envoltória global 
são dados na tabela a seguir: 
Exercício 
A carga térmica removida pela água de 
resfriamento no condensador é de 4,2 
GJ/h. 
Questão 30 – Eng. Processamento – Petrobrás 2/2010 
 
Considere que a entalpia de vaporização do destilado é 
200 kJ/kg. Para as condições definidas na tabela e de 
acordo com as informações dadas, a razão de refluxo de 
operação é? 
Exercício 
Questão 31 – Eng. Processamento – Petrobrás 2/2010 
 
Considere que a entalpia de vaporização do vapor 
d´água usada no refervedor seja de 2 000 kJ/kg. Para 
as condições definidas na tabela e de acordo com as 
informações dadas, a vazão de vapor d´água 
consumida no refervedor é: 
Exercício 
Extração 
Apresentação 
DIAGRAMAS DE FASES TERNÁRIOS 
Apresentação 
DIAGRAMAS DE FASES TERNÁRIOS 
Exercício 
Uma absorvedora deve recuperar 95% do álcool etílico de uma 
corrente gasosa provenientes de um fermentador. 
A corrente gasosa apresenta uma vazão molar de 200 kmol/h, 
contém 95 mol% de gás carbônico e se encontra a 30 °C e 
101 kPa. 
O álcool etílico é removido com água a 30 ºC e 101 kPa em 
uma coluna de pratos isobárica e isotérmica, com vazão molar 
de 120 kmol/h. 
A composição molar do produto líquido, é: 
Questão 58 – Químico de Petróleo – Petrobras 01/2011 
Exercício 
A adição de uma quantidade de 
solvente (S) a uma solução binária de 
acetaldeído e água, na temperatura 
de 293 K e pressão de 1 atm, resulta 
na mistura (F) localizada no diagrama 
ternário, ao lado representado, no 
qual figuram as linhas de amarração. 
As composições mássicas das fases 
extrato e rafinado são, 
aproximadamente, em termos 
percentuais: 
Questão 38 – Engenheiro de Processamento – Petrobras 01/2010 
Reatores 
Exercício 
PETROBRÁS – Eng. Processamento Junior (2012). 
 
Diversos equipamentos são primordiais em processos químicos, sendo os 
reatores o coração de tais processos, visto que eles processam as reações 
químicas. Os principais reatores são o de batelada, o de mistura perfeita 
(CSTR) e o pistonado (PFR). 
 
No reator 
(a) PFR, a concentração não varia com o tempo, mas varia com o espaço. 
(b) PFR, a concentração varia com o tempo e com o espaço. 
(c) CSTR, a concentração não varia com o tempo, mas varia com o espaço. 
(d) CSTR, a concentração varia com o tempo e com o espaço. 
(e) de batelada, a concentração varia com o tempo e com o espaço. 
Exercício 
PETROBRÁS – Eng. Processamento Junior (2012). 
Exercício 
Exercício 
PETROBRÁS – Eng. Processamento Jr. 
Questões Gerais 
Exercício 
Exercício 
Um gás ideal, com capacidade calorífica constante, passa pela seguinte 
sequência de processos mecanicamente reversíveis em um sistema 
rechado: 
 
1. de um estado inicial a 100 oC e 1 bar, é comprimido adiabaticamente 
até 150 oC; 
2. em seguida, é resfriado de 150 oC a 100 oC, a pressão constante; 
3. finalmente, é expandido isotermicamente até o seu estado original. 
 
Para o ciclo completo, as variações de energia interna (U) e entalpia 
(H) são 
 
a) U = 0 e H > 0 
b) U = 0 e H = 0 
c) U > 0 e H > 0 
d) U < 0 e H < 0 
e) U > 0 e H = 0 
Exercício 
Um compressor trabalhando adiabaticamente e com uma eficiência de 80 
%, comprime vapor saturado de 100 kPa a 300 kPa e necessita de 650 kJ 
para comprimir 10 kg deste vapor. Se a compressão for conduzida agora 
de forma adiabática e isotrópica, o trabalho necessário para comprimir a 
mesma quantidade de vapor saturado, em kJ, é de 
 
a) 520,0 
b) 550,0 
c) 812,5 
d) 1100,0 
e) 1625,0 
Exercício 
A flotação é um processo usado para separar 
(A) gases dissolvidos em uma suspensão sólido – líquido 
(B) gases dissolvidos em dispersões líquido – líquido 
(C) gotículas de um líquido e bolhas de gás dispersas em outro 
líquido 
(D) partículas sólidas de dado material de uma mistura de 
materiais 
(E) partículas e gotículas de um líquido dispersas em outro 
líquido 
Exercício 
Em dado processo de separação por membrana cuja força 
motriz é o gradiente de pressão, pretende-se separar as 
espécies químicas W e Z presentes em uma solução aquosa. Se 
o coeficiente de rejeição da espécie química Z é igual a 1, então 
o permeado é: 
 
(A) isento de Z 
(B) Z puro 
(C) Z + água 
(D) W puro 
(E) água com W e Z na mesma concentração 
Exercício 
Os diagramas ternários acima representam o equilíbrio dos componentes N e Q 
com dois diferentes solventes, R e S. As linhas tracejadas correspondem às linhas 
de amarração (tie lines). Ao se comparar os diagramas apresentados e os dois 
solventes, conclui-se que o solvente R é: 
 
a) menos seletivo que o S e/ irá produzir extratos mais pobres no soluto Q do que 
os rafinados. 
b) menos seletivo que o S e irá produzir extratos mais ricos no soluto Q do que os 
rafinados. 
c) mais seletivo que o S e irá produzir extratosmais po- bres no soluto Q do que os 
rafinados. 
d)) mais seletivo que o S e irá produzir extratos mais ricos no soluto Q do que os 
rafinados. 
e) tão seletivo quanto o S e irá produzir extratos com igual teor do soluto Q no 
extrato e no rafinado. 
Obrigado! 
 
Dúvidas?