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54144977 Extracao Solido Liquido

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à 25 °C. A alimentação é constituída de uma mistura com 40% de 
acetona e 60% de água. Solvente puro com quantidade igual ao da solução é utilizada 
como solvente extrator. Calcular a número ideal de estágios necessários para remover 
99% da acetona presente na alimentação? Qual a composição fina do extrato? 
 
Solução: 
Base de cálculo: bV = 100 umidades de massa de MIK por unidade de tempo 
aL 10= 0 unidades de massa da mistura por unidade de tempo com 40% de (A) ou 
 a 2L 100 40A 60H O= = +
Sabes-se que as correntes de refinado (Lb) e extrato (Va) são misturas ternárias. 
Definições preliminares importantes: 
n = taxa mássica de H2O no extrato (Va); assim: 2H O,a
a
n
y
V
= 
m = taxa mássica de MIK no refinado (Lb); assim: MIK,b
b
m
x
L
= 
 
A recuperação deve ser de 99%; então: 
 
 29
0,99 40 39,6A× = no extrato (Va) 
0,01 40 0,4A× = no refinado (Lb) 
( )a 2V 39,6A nH O 100 m MIK 139,6 n m= + + − = + − (1) 
( )b 2L 0,4A 60 n H O mMIK 60,4 m= + − + = + − n (2) 
 
Duas equações (1) e (2) e quatro incógnitas: n, m Va e Lb → Procedimento iterativo 
infelizmente 
 
1ª estimativa: n e m DEVEM ser valores pequenos, em virtude da elevada recuperação e 
como conseqüência n e m podem-se anular nas Equações (1) e (2). Assim: 
a
A,a
a
A em V 39,6
y 0,283
V 140
≅ = = 
b
A,b
b
A em L 0,4
x 0
L 60
≅ = = ,0067 
Atenção: Essas estimativas iniciais serão corrigidas após o cálculo de n e m. 
 
Do diagrama ternário: para A,ay 0,283= então: 2H O,ay 0,049= 
( )2H O,a a
n n
y 0,049
V 139,6 n m
= = = + − , ou ainda ( )
0,049
n 139,6
1 0,049
= −− m (1) 
[Para m muito pequeno ou (consid. feita anteriormente): m 0? ( )0,049 139,6 7,2
0,951
≅ =
07
n ] 
Do diagrama ternário: para A,bx 0,0≅ então: MIK,bx 0,02= 
( )MIK,b b
m m
x 0,02
L 60,4 m n
= = = + − ou (
0,02
m 60,4
1 0,02
)n= −− . Substituindo o valor de n 
encontrado anteriormente, teremos: ( )0,02m 60,4 7,2
1 0,02
= −− 1,1= . 
Recalculando o valor de n, teremos: ( )0,02n 60,4 7,2
1 0,02
= −− 7,1= 
aV 139,6 7,1 1,1 145,6= + − = A,a 39,6y 0145,6= = ,272 
bL 60,4 m n 60,4 1,1 7,1 54,4= + − = + − = A,b 0,4x 0,007454,4= = 
 
Pontos terminais da LO: ( ) ( )A,b A,b A,a A,ax ;y e x ;y ou ( ) (0,0074;0 e 0,40;0,272)
12
12
 
 
Como calcular pontos intermediários da LO ???? 
 
Estima-se um valor para A,n 10 y 0,272+< <
Exemplo: para A,n 1y 0,+ =
Do diagrama ternário: para A,n 1y 0,+ = , temos: 2H 0,n 1 MIK,n+1y 0,03 e y 0,85+ = = 
 
Balanços materiais nos n primeiros estágios na bateria de extratores: 
 30
 
Global: (3) n 1 nV 100 145,6 L+ + = +
Para o soluto: ( ) ( ) ( ) ( )n 1 A,n 1 A,a A,a n A,nV y 100 x 145,6 y L x+ + + = + ou 
 (4) n 1 n A,nV 0,12 100 0,4 145,6 0,272 L x+ × + × = × +
 
Analisando as Eqs. (3) e (4), temos: 02 equações de e 03 incógnitas ( ) , 
então: Procedimento Iterativo: 
n 1 n A,nV ;L e x+
1ª estimativa para =117 , considerando que n 1V + n 1100 V 145,6+< < 
Da Eq. (3), = 71,4 nL 117 100 145,6= + −
Da Eq. (4), ou ( )A,n71,4 x 117 0,12 100 0,4 145,6 0,272= × + × − × A,n 14,4368x 071,4= = ,203
03
 
Como saber se o valor de está correto? Os valores de podem ser 
recalculados fazendo o balanço para outro componente, como MIK, por exemplo. Para 
, do diagrama ternário 
A,nx n n 1 A,nL ;V e x+
A,nx 0,203= MIK,nx 0,≅ 
Fazendo o balanço material para o MIK para os n primeiros estágios da bateria: 
Do diagrama ternário, extrato para A,ay 0,272= → MIK,ay 0,68= 
( ) ( ) ( )n 1 MIK,n 1 n MIK,n a MIK,aV y 0 L x V y+ + + = + ou ( )n 1V 0,85 71,4 0,03 145,6 0,68+ = × + × 
n 1
101,1
V
0,85+ = = 118,9
20
 (revisado) 
Fazendo o balanço global: 
n 1 nV 100 145,6 L+ + = + ou 118,9 + 100 –145,6 = 73,3 (revisado) nL =
n 1 A,n 1 A,a A,a n A,nV y 100x 145,6y L x+ + + = + 
ou A,n118,9 0,12 100 0,40 145,6 0,272 73,3 x× + × = × + A,nx 0,= OK 
ponto intermediário: ( )A,n A,n 1x ;y + ou ( )0,20 ; 0,12 
O procedimento de McCabe-Thiele para determinação do número ideal de estágios de 
extração (N), ver figura abaixo: 
 31
 
McCabe-Thiele para o exemplo de extração em estágios. 
N = 3,4 estágios ideiais 
 
Extração sólido-líquido com fluido supercrítico 
 
A extração supercrítica vem sendo considerada uma técnica atrativa, principalmente no 
que diz respeito ao meio ambiente e à qualidade dos produtos, por ser um processo livre 
de resíduos e não provocar a degradação do extrato. 
Esta nova técnica de extração apresenta a característica de empregar como solvente um 
gás denso (fluido supercrítico), além da possibilidade de operar com alta seletividade e 
eficiência, permitindo a extração diferencial de solutos. 
As principais áreas de aplicação são indústrias de alimentos, farmacêutica, cosmética e 
química fina por envolverem produtos de alto valor agregado nos quais a qualidade é 
determinante. Ver diagrama de fase para um componente puro na Figura 10. 
Acima de uma certa temperatura e pressão os gases passam por um estado intermediário 
entre o líquido e o gasoso: tornam-se supercríticos, podendo então agir como solventes. O 
CO2, por exemplo, pode dissolver ou incorporar a maioria das moléculas orgânicas. A 
principal limitação da extração supercrítica deve-se às dificuldades de se operar, com 
segurança, temperaturas e pressões elevadas (às vezes superior a 1000 atm). 
 32
TP: ponto triplo 
CP: ponto crítico 
SCF: supercritical fluid 
CO2 é muito utilizado na indústria de 
alimentos 
TC = 31,6 °C 
PC = 73,8 bar 
 
Figura 10− Diagrama de fase para um componente puro. 
 
Esquema simplificado de uma unidade de extração sólido-líquido com fluido supercrítico. 
 
 
 
 33
	Capítulo 5
	LIXIVIAÇÃO (SÓLIDO-LÍQUIDO) E EXTRAÇÃO (LÍQUIDO-LÍQUIDO)
	LIXIVIAÇÃO
	B = sólido inerte

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