Lista de exercícios - ICEQ - FURB

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FURB – UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU
CCT – CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DEQ – DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
DISCIPLINA: INTRODUÇÃO AOS CÁLCULOS NA ENGENHARIA QUÍMICA
PROFA. CÍNTIA SOARES
EXERCÍCIOS
BALANÇO MATERIAL
01. Duas misturas metanol-água de composições diferentes estão contidas em recipientes separados. A primeira mistura contém 40% de metanol e a segunda 70% de metanol, em massa. Se 200g da primeira mistura são combinados com 150g da segunda mistura, qual a massa e a composição do produto? Considerar que não há interação entre o metanol e a água. 
(Resposta: 350 g; 52,86% metanol; 47,14% água)
02. Um espessador numa unidade de tratamento de efluentes remove água proveniente de lodo de efluentes industriais. Quantos quilogramas de água sairão do espessador a cada 100 kg de lodo ativado que entram nele, se 70 kg de lodo desidratado saem do mesmo? O processo se dá no estado estacionário. 
(Resposta: 30 kg de água)
03. Polpa de papel úmida contém 71% de água. Após secagem, 61% da água original são removidas. Calcule:
A composição da polpa que sai do secador. (Resposta: 51% de polpa; 49% de água)
A massa de água removida por kg de polpa úmida. (Resposta: 0,4331 kg de água)
04. Um determinado sólido contendo 20% em massa de água necessita ser secado para produzir um sólido que contenha no máximo 4% de água. Calcule a porcentagem de remoção de água do sólido original. 
(Resposta: 83,5%)
05. Um tanque de armazenamento de água quente destinada a lavar lama de carbonato numa instalação de recuperação de soda do processo sulfato para produção de celulose recebe água de várias fontes. Num dia de operação, 240 m3 de condensado da fábrica são enviados para esse tanque, 80 m3 de água quente contendo pequena quantidade de hidróxido de cálcio e soda cáustica vem do lavador de lama e 130 m3 são provenientes do filtro rotativo. Durante esse mesmo período, 300 m3 são retirados para usos diversos, 5 m3 são perdidos por evaporação e 1 m3 por vazamentos. A capacidade do tanque é de 500 m3 e, no início do dia, está pela metade. Quanta água haverá no tanque no final do dia? (Resposta: 394 m3)
06. Um adesivo líquido consiste de um polímero dissolvido em um solvente. A quantidade de polímero na solução deve ser cuidadosamente controlada para esta aplicação. Quando o fornecedor de adesivo recebe um pedido de 300 kg de uma solução de adesivo contendo 13% de polímero, tudo o que ele tem em mãos é 500 kg de uma solução contendo 10% de polímero, uma grande quantidade de uma solução contendo 20% de polímero e solvente puro. Calcule a massa de cada uma das correntes desconhecidas que devem ser misturadas para atender o pedido. 
(Resposta: 1700 kg da solução contendo 20% de polímero e 800 kg de solvente puro)
07. O ácido residual de um processo industrial encerra 20% de ácido sulfúrico, 10% de ácido nítrico, 5% de ácido clorídrico e 65% de água em peso. A fim de ser reutilizado no processo, esse ácido deve ser fortificado até conter 27,4% de ácido sulfúrico, 21,9% de ácido nítrico e 7,5% de ácido clorídrico, empregando-se para isso os respectivos ácidos concentrados, que contém 92% de H2SO4, 87% de HNO3 e 35% de HCl. Calcular os pesos de ácido residual e de ácidos concentrados necessários para obter uma tonelada da mistura desejada. 
(Resposta: 450 kg de ácido residual; 200 kg de ácido sulfúrico; 200 kg de ácido nítrico e 150 kg de ácido clorídrico)
08. Suponhamos que uma solução a 50 % (massa) de etanol em água esteja sendo alimentada à uma vazão constante em uma coluna de destilação para produzir destilado com 70% (em massa) de álcool e fundos com 1% (em massa) de álcool. Sendo F a massa alimentada à coluna num dado intervalo de tempo e D e W a massa de destilado e de produto de fundo nesse mesmo intervalo de tempo, determine D e W em função de F. (Resposta: D = 71 gmol; W = 29 gmol)
09. 1000 kg/h de uma mistura de benzeno (C6H6) e tolueno (C7H16) que contém 50% em massa são separados em uma coluna de destilação em duas frações. A vazão mássica de benzeno na corrente de saída do topo é 450 kg B/h e para o tolueno na corrente de saída do fundo é 475 kg T/h. A operação se desenvolve em regime permanente. Escreva os balanços de massa para o benzeno e o tolueno. Calcule as vazões não conhecidas nas correntes de saída. 
(Resposta: 50 kg de benzeno e 25 kg de tolueno)
10. Uma mistura binária de etano e propano deve ser destilada com o objetivo de recuperar 95% do etano no destilado e 90% do propano no resíduo. Qual deverá ser a composição (wi%) do destilado e do resíduo se a fração mássica do etano e do propano na carga são iguais? 
(Resposta: Destilado: 90,5% de etano e 9,5% de propano; Resíduo: 5,3% de etano e 94,7% de propano)
11. Uma solução composta por 50% de etanol, 10% de metanol e 40% de água, em massa, é alimentada a uma taxa de 100 kg/h em um separador que produz uma corrente a uma taxa de 60 kg/h com a composição de 80% de etanol, 15% de metanol e 5% em massa de água e uma segunda corrente de composição desconhecida. Calcule a composição (em %) dos três componentes na corrente desconhecida bem como a taxa em kg/h. 
(Resposta: Etanol: 5%; Metanol: 2,5% e Água: 92,5%)