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Extração Apresentação Quando se usa? Apresentação Quando se usa? Para separar uma mistura que está na fase líquida, cujas substâncias são sensíveis à temperatura. Quando as substâncias possuem volatilidades semelhantes. Apresentação DIAGRAMAS DE FASES TERNÁRIOS Apresentação DIAGRAMAS DE FASES TERNÁRIOS Exercício 13.1. Questão 65 – Eng. Proc. Jr. TRANSPETRO (2012) A extração líquido-líquido é um processo de separação baseado na propriedade de miscibilidade de líquidos, cujo conhecimento é fundamental para a realização da operação de separação. O diagrama esquemático a seguir representa a curva de equilíbrio líquido-líquido de um sistema ternário, constituído pela substâncias A, B e C. 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: 13. Questão 58 – Químico de Petróleo – Petrobras 01/2011 Vazão molar dos componentes na entrada: Gás Carbônico: 200 kmol/h * 95% (0,95)= 190 kmol/h Álcool etílico: 200 kmol/h * 5% (0,05)= 10 kmol/h Exercício Com a recuperação de 95% do álcool etílico da corrente gasosa, então a vazão de álcool etílico na corrente líquida é de: Vazão (álcool etílico) = 10 kmol/h * 0,95 = 9,5 kmol/h A vazão molar dos componentes na fase líquida é dada por: Vtotal= Vágua+ Válcool Vtotal= 120 kmol/h + 9,5 kmol/h Vtotal= 129,5 kmol/h Exercício Logo, a composição molar do álcool etílico na corrente líquida é de: XÁlcool = Válcool/ Vtotal XÁlcool = (9,5/ 129,5) Xálcool= 7,34.10 -2 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: 14. Questão 38 – Engenheiro de Processamento – Petrobras 01/2010 Exercício Para aprendermos a usar o diagrama triangular, encontrar a composição da solução no ponto F. A composição no ponto F é de: Acetaldeído: 27% Água: 40% Solvente: 34% 14. Questão 38 – Engenheiro de Processamento – Petrobras 01/2010 Exercício Lembrando: Fase extrato apresenta alta concentração de solvente. Fase rafinado apresenta alta concentração de diluente (água na maioria dos casos). Vamos encontrar, por meio do diagrama triangular, a composição das fases rafinado e extrato. 14. Questão 38 – Engenheiro de Processamento – Petrobras 01/2010 Exercício Na linha de amarração que se encontra o ponto F temos dois pontos, que se encontram os limites da curva de imiscibilidade, que representam as regiões da fase extrato e rafinado. Na linha de amarração que se encontra o ponto F temos dois pontos, que representam: 1 2 1 – Região rica em solvente (fase extrato). 2 – Região rica em diluente (fase rafinado). 14. Questão 38 – Engenheiro de Processamento – Petrobras 01/2010 Exercício 1 – Região rica em solvente. Composição da fase extrato: Solvente: 70% Acetaldeído: 28% Água: 2% 1 2 2 – Região rica em diluente. Composição da fase extrato: Solvente: 2% Acetaldeído: 24% Água: 74% Alternativa “D” está correta!! 14. Questão 38 – Engenheiro de Processamento – Petrobras 01/2010 Exercício 15. PETROBRAS – Eng. de Processamento Jr – 2011 O diagrama ternário abaixo representa o equilíbrio dos componentes A e C com um solvente B, no qual as composições estão em fração mássica. Exercício 15. PETROBRAS – Eng. de Processamento Jr – 2011 Em um processo de separação, 96 kg do componente B puro são adicionados a uma carga de 104 kg com iguais quantidades dos componentes A e C. Como resultado dessa mistura, duas fases líquidas denominadas genericamente por P e Q serão obtidas em quantidades e composições diferentes. As quantidades e composições de P e Q serão, aproximadamente, a) P = 117 kg (38% de B, 2% de C) e Q = 83 kg (81% de C, 18% de B) b) P = 117 kg (2% de B, 38% de C) e Q = 83 kg (81% de B, 18% de C) c) P = 83 kg (2% de B, 38% de C) e Q = 117 kg (81% de B, 18% de C) d) P = 83 kg (38% de B, 2% de C) e Q = 117 kg (81% de C, 18% de B) e) P = 83 kg (38% de B, 60% de C) e Q = 117 kg (18% de B, 1% de C) Exercício 15. PETROBRAS – Eng. de Processamento Jr – 2011 Exercício 16. 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 extratos mais 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. Exercício 17. Exercício 18. Exercício 19. Exercício 20. Exercício 21. Questão 38 – TRANSPETRO (2012) Um sistema opera com múltiplos reatores adiabáticos, que processam uma reação R P, intercalados com resfriadores, conforme ilustrado na figura a seguir. As correntes são altamente diluídas com inerte para controle de temperatura, de forma que a capacidade calorífica das correntes é aproxi- madamente igual à capacidade calorífica do inerte. A conversão total de R no processo é de: Exercício 21. Questão 38 – TRANSPETRO (2012) Base: 100 mol mistura NRO = 10 Re Reação ação ROQ H H N X m Cp T Reação RO m Cp T X H N Exercício 21. Questão 38 – TRANSPETRO (2012) Base: 100 mol mistura NRO = 10 Primeiro reator: Re Reação ação ROQ H H N X m Cp T Reação RO m Cp T X H N 90 10 40 14,4% 25000 10 X Exercício 21. Questão 38 – TRANSPETRO (2012) Base: 100 mol mistura NRO = 10 Segundo reator: Re Reação ação ROQ H H N X m Cp T Reação RO m Cp T X H N 90 10 30 ? 25000 RO X N Exercício 21. Questão 38 – TRANSPETRO (2012) Base: 100 mol mistura NRO = 10 Segundo reator: Re Reação ação ROQ H H N X m Cp T Reação RO m Cp T X H N 90 10 30 ? 25000 10.(1 0,144) X Exercício 21. Questão 38 – TRANSPETRO (2012) Base: 100 mol mistura NRO = 10 Terceiro reator: Re Reação ação ROQ H H N X m Cp T Reação RO m Cp T X H N 90 10 30 ? 25000 RO X N Exercício 21. Questão 38 –TRANSPETRO (2012) Base: 100 mol mistura NRO = 10 Terceiro reator: Re Reação ação ROQ H H N X m Cp T Reação RO m Cp T X H N 90 10 30 ? 25000 10.(1 0,144 0,126) X Exercício 21. Questão 38 – TRANSPETRO (2012) Base: 100 mol mistura NRO = 10 Terceiro reator: Re Reação ação ROQ H H N X m Cp T Reação RO m Cp T X H N 90 10 30 ? 25000 10.(1 0,144 0,126) X Por fim: 14,4 + 12,6 + 14,4 = ~ 41 % Exercício 22. Exercício 22. __V__ = 0,75 Q Exercício 22. __V__ = 0,75 Q Q = V / 0,75 = 150 / 0,75 = 2000 L/min Exercício 22. Base: Ca+Cb = 100 Ca/Cb = 0,25 Exercício 22. Base: Ca+Cb = 100 Ca/Cb = 0,25 Ca = 20; Cb = 80 Exercício 22. Base: Ca+Cb = 100 XA = NA,reagiu = 16 Ca/Cb = 0,25 20 Ca = 20; Cb = 80 Exercício 22. Base: Ca+Cb = 100 XA = NA,reagiu = 16 Ca/Cb = 0,25 20 Ca = 20; Logo: reagiu 32 de B Cb = 80 Exercício 22. Base: Ca+Cb = 100 XA = NA,reagiu = 16 Ca/Cb = 0,25 20 Ca = 20; Logo: reagiu 32 de B Cb = 80 XB = NB,reagiu / 80 = 32/80 = 40%
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