LISTA DE PRÍNCIPIOS sala de aula 02

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LISTA DE PRÍNCIPIOS DOS PROCESSOS QUÍMICOS 
Balanço de massa sem reação 
Profa. Izabelly Lucena 
 
 
1- Diferencie e cite um exemplo de processo em batelada, processo contínuo e processo 
semi-contínuo. 
 
 
 
 
 
 
2- Xileno, estireno, tolueno e benzeno são separados utilizando o conjunto de colunas 
de destilação mostrada na Figura 2, onde F, D, B, D1, B1, D2, e B2 são as taxas de 
fluxos molares (mol/min). 
- 
 
Desenvolva as equações de balanço de massa para todas as correntes mostradas no 
fluxograma e calcule a taxa de fluxo molar das correntes pelo Método de Gauss-Seidel 
com erro de 10
-3
 e valor inicial de interação de: D1=20; B1=17,5; D2=8,75 e B2=17,5. 
 
 
 
 
3- Um fluxograma simplificado para a fabricação de açúcar é apresentado na figura 
abaixo. A cana de açúcar (D) é espremida em um moinho. O bagaço (F) resultante 
contém 80% em massa de polpa, água e açúcar. O xarope (E) contendo polpa, açúcar e 
água, é alimentado em uma peneira que remove toda a polpa e produz xarope límpido 
(H), contendo 15% de açúcar e 85% de água. Da peneira, resulta uma corrente de rejeito 
(G), contendo 95% de polpa, água e açúcar. O evaporador prepara um xarope “pesado” 
(K) e o cristalizador produz 1000lb/h de cristais de açúcar 100% puro (M) 
Obs: Assuma que a evaporação se processa sem arraste de sólidos. 
a) Calcule a água removida (L), em libras/hora. 
b) Calcule as frações mássicas dos componentes na corrente de rejeito (G), em 
libras/hora. 
c) Calcule taxa de alimentação da cana (D), em libras/hora. 
d) Do açúcar contido na cana, qual a percentagem que é perdida no bagaço? 
 
 
 
4- A Figura apresenta três reatores contínuos ligados por tubos. Como indicado, a vazão 
mássica entre cada reator é igual à vazão volumétrica (q, com unidades de m
3
/s) 
multiplicada pela concentração do reator no qual o fluxo se origina (c, com unidades de 
mg/m
3
). 
 
 
 
Dados de vazão 
volumétrica (m
3
/s): 
F13 = 40 
F33 = 120 
F12 = 80 
F21 = 20 
F23 = 60 
 
5- A figura abaixo mostra um esquema para fazer água fresca a partir de água do mar 
através de congelamento. A água do mar pré-resfriada é aspergida em um recipiente a 
baixa pressão. O frio requerido para congelar alguma parte da água do mar alimentada 
vem da evaporação de uma fração da água que entra câmara. A concentração da 
corrente da salmoura, B, é 4,8% de sal. O vapor de água pura livre de sal é comprimido 
e alimentado em um trocador de calor, onde o calor de condensação do vapor é 
removido através do calor de fusão do gelo que não contem sal. Como resultado, água 
fria pura e salmoura concentrada (6,9%) saem do processo como produtos. 
a) Determine as taxas mássicas das correntes W e D, se a alimentação é 1000kg/h 
b) Determine as taxas mássicas das correntes C,B e A 
 
 Vapor compressor 
 Água pura A 
1000kg/h 
Água mar com Trocador de calor 
3,45%NaCl 
 Gelo puro C água resfriada 
 W W pura 
 
 Filtro 
 D Salmoura resfriada 6,9% NaCl 
 
 
 B 
 Gelo+salmoura com 4,8% NaCl 
 
6- Uma coluna de destilação separa 10000 kg/h de uma mistura de benzeno-tolueno 
(50%-50% em massa). O produto recuperado no condensador, no topo da coluna, 
contém 95% de benzeno e a corrente de fundo da coluna contém 96% de tolueno. A 
corrente de vapor que entra no condensador pelo topo da coluna registra 8000 kg/h. 
Uma parte do produto é retornada como refluxo. Suponha que as composições das 
correntes V, D e R sejam idênticas. Encontre a razão de quantidade de produto em 
relação ao produto reciclada. 
 
 
 
 
 
Congelamento 
7- No processo de concentração de suco de laranja, o suco original (corrente A) contém 
12,0% de sólidos e 88,0 % de H2O, enquanto o suco concentrado produzido deverá 
conter 42,0% de sólidos (corrente B). Inicialmente, um processo de evaporação direta 
foi utilizado para a concentração, porém os constituintes voláteis do suco evaporaram 
junto com a água, produzindo um concentrado com gosto ruim. O presente processo 
contorna este problema através de uma corrente de desvio da alimentação A (by-pass), 
que é misturada à corrente de saída do evaporador (figura abaixo). Sabe-se que a 
corrente de saída do evaporador é constituída por 58,0% de sólidos em massa. Calcule, 
para uma alimentação de100Kg/h de suco original: 
 
a) A quantidade de suco concentrado produzido (corrente B) 
b) A vazão da alimentação que desvia do evaporador (corrente D) 
c) c) A vazão de entrada no evaporador (corrente C) 
Obs: Assuma que a evaporação se processa sem arraste de sólidos. 
 
 
 
8- Uma solução salina (F) contendo 33,3% de KNO em massa é usada para obtenção de 
cristais (C) de KNO contendo no máximo 4% de água. O processo consiste em passar a 
solução inicialmente por um evaporador, onde a temperatura de saída é de 150°C, 
gerando uma solução concentrada (P) com 49,4 % de KNO em massa. A seguir, esta 
solução é encaminhada a um cristalizador, onde a temperatura é reduzida a 38°C, onde 
os cristais são obtidos, gerando uma solução saturada contendo 36,4 % de KNO em 
massa. Esta solução saturada (R) é totalmente reciclada. A alimentação virgem do 
processo é de 500 kg/h. Calcule todas as vazões desconhecidas e razão da corrente de 
resíduo pela corrente de alimentação virgem do processo.