OPB Aula 12

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
AULA 11- Teórica
EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO- PARTE III
Prof.ª: Patrícia Cardoso Bastos
01
SISTEMA TERNÁRIO
EXEMPLO 1: 
Uma corrente com 200 kg/s de uma mistura líquida de etilenoglicol –água com 60% em massa de 
etilenoglicol são colocados em contato com a mesma quantidade de furfural puro a 298 k e 1 atm.
Determine a composição mássica do Extrato
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SISTEMA TERNÁRIO
Passo 1: QUANTIFAÇÃO MÁSSICA
Massa de etilenoglicol (Soluto):
0,6X 200= 120 Kg/s
Massa de água (Diluente) 
200-120= 80 Kg/s
Massa de Furfural (Solvente) 
120 Kg/s 
Passo 2: FRAÇÃO MÁSSICA
XE= (120)/(120+80+120)= 0,375
XF= (120)/(120+80+120)= 0,375
XA= (80)/(120+80+120)= 0,25
Passo 3: Determinação do ponto M
M
09
SISTEMA TERNÁRIO
Passo 4: Determinação da composição 
mássica E1
XE= 0,45
XF= 0,45
XA= 0,1
E1
M
09
SISTEMA TERNÁRIO
Passo 4: Determinação da composição 
mássica E1
XE= 0,45
XF= 0,45
XA= 0,1
Passo 5: Determinação da massa do extrato
E1
REGRA DA ALAVANCA
E1 X E1M= R1X R1M
M= R1+E1
E1 X E1M= (320-E1) X R1M
E1
M
R1
09
SISTEMA TERNÁRIO
Passo 5: Determinação da massa do extrato
E1
BALANÇO DE MASSA
M= R1+E1 ( Global)
M x Xf = R1 x Xf + E1 x Xf ( Furfural)
M x Xf = R1 x Xf + E1 x Xf
320 x ( 0,375) =[( 320-E1) x ( 0,07)] +E1 x (0,45)
120 =22,4– 0,07 E1 + 0,45 E1
97,6= 0,38 E1
E1= 256,8 Kg/s
E1
M
R1
06
SISTEMA TERNÁRIO
EXEMPLO 2: 
A figura apresenta um diagrama para extração de uma mistura de etileno glicol e água por furfural. 
A corrente de alimentação é de 1520 kg/h, e é adicionado contracorrente o solvente.
Quantos quilogramas de solvente são necessários e suficientes para conseguir efetuar essa extração? 
07
SISTEMA TERNÁRIO
EXEMPLO 2: 
CARGA DE ALIMENTAÇÃO (C1)
CARGA DE SOLVENTE (C2)
08
SISTEMA TERNÁRIO
CARGA DE ALIMENTAÇÃO:
COMPOSIÇÃO
Xa= 0,7
Xe= 0,3
MASSA
ÁGUA: 1520 x 0,7= 1064 Kg/h
ETILENOGLICOL: 1520 x 0,3= 456 Kg/h
CARGA DE MISTURA
COMPOSIÇÃO
Xa= 0,54
Xe=0,23
Xf=0,23
M
09
SISTEMA TERNÁRIO
MASSA DE SOLVENTE
BALANÇO DE MASSA GLOBAL:
M= C1+C2
M= 1520+ C2
BALANÇO DE MASSA FURFURAL:
M X (0,23)= C1 (0) + C2 (1) 
(1520 +C2) (0,23)= C2
349,6 + 0,23 C2= C2
349,6= 0,77 C2
C2= 454 Kg/hM
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SISTEMA TERNÁRIO
MASSA DE SOLVENTE
BALANÇO DE MASSA GLOBAL:
M= C1+C2
M= 1520+ C2
BALANÇO DE MASSA FURFURAL:
M X (0,23)= C1 (0) + C2 (1) 
(1520 +C2) (0,23)= C2
349,6 + 0,23 C2= C2
349,6= 0,77 C2
C2= 454 Kg/hM
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COMO SE DEFINE O SISTEMA TERNÁRIO?
Para obter experimentalmente a curva binodal e respectivas tie-lines podemos 
proceder como se segue:
1) Preparar uma solução de A+C e juntar lentamente B até surgir turvamento. A composição da 
mistura nesse momento fornece um ponto da binodal.
2) Para traçar as tie-lines é necessário preparar misturas ternárias na zona de miscibilidade 
parcial, deixá-las repousar para que ocorra a separação das duas fases em equilíbrio, recolher 
amostras de cada fase e efetuar a sua análise química.
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PROCESSO DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO- LÍQUIDO
 Andar de equilíbrio
 Extrato e refinado de cada mistura estão em equilíbrio.
Processo EXX- Laboratorial
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PROCESSO DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO- LÍQUIDO
ESCALA INDUSTRIAL
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PROCESSO DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO- LÍQUIDO
DRIVING FORCE (diferença de concentração entre as fases) MUITO PEQUENA NO FINAL DO PROCESSO
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PROCESSO DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO- LÍQUIDO
DRIVING FORCE (diferença de concentração entre as fases) CONSTANTE AO LONGO DO PROCESSO
16
PROCESSO DE EXTRAÇÃO LÍQUIDO- LÍQUIDO
17
COLUNAS DE EXTRAÇÃO
COLUNA DE PRATOS COLUNA DE RECHEIO COLUNA AGITADA
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MÉTODO DE HUNTER-NASH
• Método gráfico para determinação do número de estágios.
• Para uma situação em contra- corrente:
BALANÇO GLOBAL
F+S=Y1+ XN
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MÉTODO DE HUNTER-NASH
BALANÇO GLOBAL
F+S=Y1+ XN
Alimentação
Solvente Puro
Extrato Final
Refinado Final
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MÉTODO DE HUNTER-NASH
Ponto operatório P/ Δ: ponto obtido graficamente da interseção da linha FE1 e SRN
R1→ OBTIDO PELA BALANÇO DE MASSA (E1)
E2 →OBTIDO GRAFICAMENTE PELO PROLONGAMENTO DE PR1
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MÉTODO DE HUNTER-NASH
EXERCÍCIO 3
Uma alimentação com 40% de álcool isopropílico, 55% de éter isopropil
e 5% de água é misturado com água pura ( solvente) em sistema contra-
corrente. É necessário produzir um Refinado com concentração máxima 
de álcool de 3% e um extrato com concentração mínima de de 20%. O 
sistema é realizado nas condições de 25 °C e 1 atm . Quantos estágios 
são necessários para esse processo?
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MÉTODO DE HUNTER-NASH
EXERCÍCIO 3
SOLUTO : álcool
DILUENTE: éter
SOLVENTE: água
Alimentação (F) 
Xa= 40%
Xe= 55%
Xw=5%
Solvente (S)
Xs=100%
Refinado (Rn) Xa= 3%
Extrato (E1) Xa= 20%
F+S=E1+ RN
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EXERCÍCIO 3
S
(Alcool)
F
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EXERCÍCIO 3
S
(Alcool)
F
E1
Rn
M
Ponto M
Xa= 17%
Xe= 22%
Xw=61%
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Determinação do Ponto P
EXERCÍCIO 3
P
26
Determinação de R1
EXERCÍCIO 3
R1
27
EXERCÍCIO 3
Determinação
do número de
estágios
11
EXERCÍCIO 3
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PRÓXIMA AULA
EQUILÍBRIO LÍQUIDO-LÍQUIDO- Parte IV