Lista 1 Balanço de Massa sem Reação Química

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Reciclo 
Resíduo 
5,15% Cr 
Lista 1 – Balanço de massa sem reação química 
 
1) Uma corrente com 5,15% de cromo, Cr, faz parte dos dejetos de uma planta de 
acabamento metalúrgico. A corrente de resíduo alimenta uma unidade que remove 
95% do cromo na alimentação e o recicla de volta à planta. A corrente líquida 
residual que sai da unidade de tratamento é enviada a uma lagoa de resíduos. A 
unidade de tratamento tem uma capacidade máxima de 4500kg de dejetos/h. Se 
os dejetos saem da planta com uma vazão maior que a capacidade de tratamento, 
o excesso (qualquer coisa acima de 4500 kg/h) é desviado da unidade e se combina 
com o líquido residual que sai dela; a corrente combinada é então levada à lagoa. 
Os dejetos saem da planta com uma vazão de 6000 kg/h. Calcule a vazão de 
líquido encaminhado à lagoa (corrente de produto) e a fração mássica de Cr neste 
líquido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) 1000 kg/h de uma mistura de benzeno e tolueno, que contém 50% de benzeno em 
massa, são separados por destilação em duas frações. A vazão mássica na corrente 
de topo contém 450 kg/h de benzeno e na corrente de fundo há 475 kg/h de 
tolueno. Calcule: 
a) As vazões dos componentes. 
b) As vazões totais de cada componente. 
c) As frações mássicas e molares dos componentes nas correntes. 
 
3) Na produção de óleo de soja (azeite), grãos de soja contendo 13% de óleo e 87% 
de sólidos são moídos e vestidos em um tanque agitado (o extrator) junto com 
uma corrente reciclada de hexano líquido. A razão de alimentação é de 3 kg de 
hexano/kg de grãos moídos. Os grãos moídos são suspensos no líquido e 
praticamente todo o óleo dos grãos é extraído pelo hexano. O efluente do extrator 
passa para um filtro. A torta do filtro contém 75% de sólidos e o resto de óleo e 
Unidade 
de 
Tratamen-
to 
n-hexano (l) n-hexano (v) 
n-hexano (l) 
hexaono, na mesma razão que saem do extrator. A torta do filtro é descartada e o 
filtrado líquido é levado a um evaporador, no qual o hexano é vaporizado e o óleo 
permanece como líquido. O óleo é armazenado em tambores e comercializado. O 
vapor de hexano é subsequentemente esfriado e condensado, e o n-hexano líquido 
é reciclado para o extrator. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Faça a análise dos graus de liberdade. 
b) Calcule o rendimento de óleo de soja (kg de óleo/kg de grãos fornecidos), a 
alimentação virgem de n-hexano requerida e a razão de reciclo para a alimentação 
virgem (kg de n-hexano/kg de alimentação virgem). 
 
4) Uma mistura aquosa de KCl a 20% está prestes a entrar em um evaporador. No 
entanto, uma corrente de reciclo é adicionada à alimentação fresca. Do 
evaporador, saem duas correntes: uma com somente 60 kg de água, e outra que é 
subdividida em reciclo e corrente de produto. Sabendo que a composição do 
reciclo é de 60% de KCl e que a corrente que entra no evaporador contém 60% de 
água, determine: 
a) O número de graus de liberdade do problema. 
b) A razão R de refluxo (kg de Refluxo/kg de Alimentação Fresca). 
 
5) Uma planta de revestimento tem uma corrente de resíduo, contendo zinco e níquel 
em quantidades além do permitido, para ser descarregado no esgoto. O processo 
proposto a ser usado como primeira etapa na redução da concentração de Zn e Ni 
é mostrado na figura abaixo. Todas as correntes contém água. As concentrações 
de várias das correntes são listadas na tabela. Qual é a taxa (em litros por hora) da 
corrente de reciclo R32, se a alimentação é 1 L/h? 
 
Extrator 
 
Filtro 
 
Evaporador 
Condensador 
Grãos Torta Azeite 
 
Corrente Zn (Conc; g/L) Ni (Conc; g/L) 
F 100.00 10.00 
Po 190.1 17.02 
P2 3.50 2.19 
R32 4.35 2.36 
W 0.00 0.00 
D 0.10 1.00 
 
 
 
6) Uma mistura líquida contendo 30% molar de benzeno (B), 25 % de tolueno (T) e 
o resto de xileno (X) alimenta uma coluna de destilação. O produto de fundo, da 
coluna de destilação, contém 98 % molar de xileno e nenhum benzeno, e 96% do 
xileno na alimentação são recuperados nesta corrente. O produto de topo alimenta 
uma segunda coluna. O produto de topo da segunda coluna contém 97% do 
benzeno contido na alimentação desta coluna. A composição desta corrente é 94% 
molar de benzeno e o resto de tolueno. Calcule: 
a) As porcentagens de benzeno e tolueno na alimentação da segunda coluna; 
b) As vazões no produto de fundo da primeira e segunda coluna; 
c) A porcentagem do tolueno que sai no produto de fundo da segunda coluna; 
 
7) Uma corrente gasosa (corrente F) contendo N2 e NH3 é alimentada em uma 
unidade de recuperação de amônia. O processo consiste na adição de um solvente 
líquido puro (corrente B) em que a amônia é altamente solúvel com o objetivo de 
extraí-la da mistura gasosa. A corrente de produto (corrente P) que deixa a unidade 
contém NH3 e solvente líquido, enquanto a corrente de resíduo (corrente R) 
contém N2 e o restante do NH3 não recuperado. Sabendo-se que as frações de NH3 
nas correntes que deixam o processo estão relacionadas por: 
wRNH3 = 2w
P
NH3 
Determine as vazões mássicas das correntes de saída e suas respectivas 
composições mássicas. (Dados: F = B = 1000 kg/h; xF𝑁𝐻3 = 0,1).