P1_EPI_2014_1_A

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IL 
 
1a Questão - (3,0 pontos) 
 
Para um processo constituído de um reator e um flitro, construa a superestrutura, 
destacando qual (ou quais) fluxograma(s) não faz(em) qualquer sentido na elaboração 
de um fluxograma. 
2a Questão - (1,0 pontos) Fonte: CESGRANRIO - Engenheiro de processamento júnior, 
Transpetro, 2012 
 
Sobre a resolução de balanços materiais e energéticos em fluxogramas de processo, 
considere as afirmações a seguir. 
I - Em quase todos os casos práticos, a presença de reciclos dificulta significativamente 
o fechamento de balanços materiais e energéticos gerais e associados às equações dos 
equipamentos; ainda assim, apenas em poucos casos, há realmente necessidade de 
uso de métodos numéricos e recursos computacionais. 
II - A estratégia modular, empregada em diversos simuladores, consiste em elaborar 
um grande conjunto de equações envolvendo todos os equipamentos, e tentar 
resolver tal conjunto de equações simultaneamente. 
III - Segundo a estratégia modular, as variáveis associadas às correntes de reciclos 
tipicamente são variáveis de abertura, para as quais se devem admitir estimativas 
iniciais de forma a permitir a resolução das equações dos equipamentos; 
procedimento esse que irá fornecer novas estimativas para as variáveis das correntes 
de reciclos, e que, quando há convergência, é interrompido. 
Está correto APENAS o que se afirma em 
(A) I (B) II 
(C) III (D) I e II 
(E) II e III 
 
3a Questão - (1,0 pontos) Julgue verdadeiro ou falso 
 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 
 PROVA DE ENGENHARIA DE PROCESSOS QUÍMICOS I 
 10 DE JUNHO DE 2014 
 
 ALUNO (A) ------------------------------------------------------------------------------------- 
NOTA: 
_______ 
Matéria Prima Produto Processo 
( ) Na egeneração de colunas de adsorção, a despressurização é preferencial ao 
aumento de temperatura. 
( ) Processos de separação por membranas para separação de misturas líquidas 
hmogêneas utiliza-se do mesmo princípio de separação que a destilação. 
( ) A floculação é uma etapa aplicada anterior à etapa de sedimentação 
 
( ) Diâmetro de partícula é um dos principais parâmetros avaliados para 
separação de misturas heterogêneas gás-sólido 
 
4a Questão - (3,0 pontos) Faça o fluxograma viável para a produção do papel a partir 
da celulose pelo processamento da madeira. Deve ser identificada quais são os 
componentes das correntes de entrada e de saída saída de cada etapa 
 
Considerações importantes: 
 
Materiais lignocelulósicos são encontrados na biomassa vegetal. Os compostos 
principais da parede celular são celulose, hemicelulose e lignina. Há componentes não 
pertencentes à parede celular como materiais solúveis em água (compostos 
inorgânicos e pectina, por exemplo) e materiais solúveis em solventes orgânicos, tais 
como terpenos e fenóis. 
Os principais componentes apresentam as seguintes características: 
 
Celulose: É um polímero linear de glicose de alta massa molecular formado de ligações 
β 1,4 glicosídicas, insolúvel em água, sendo o principal componente, da parede celular 
da biomassa vegetal. 
 
Hemicelulose: É um grupo de polissacarídeos, constituído de vários tipos de unidades 
de açúcares que podem ser definidos como solúveis em álcali, estando localizado 
também, na parede celular da biomassa vegetal. 
 
Lignina: É um polifenol construído de unidades de fenil-propanas (C6-C3). A lignina é 
considerada como um dos materiais mais resistentes na natureza. Na biomassa 
vegetal, a lignina está associada juntamente com a celulose e hemicelulose, o que 
impede a degradação desses materiais, isto é, a lignina confere firmeza e rigidez ao 
conjunto de fibras de celulose. 
 
Independente do uso desses materiais é necessário um processamento preliminar para 
separar as três frações lignocelulósicas, em particular a lignina, que pode ser 
considerada como uma barreira física, tornando as fibras desses materiais cimentadas 
entre si. 
 
O processo de produção da celulose é baseado na transformação da madeira em 
material fibroso (pasta, polpa ou celulose industrial). 
As cascas possuem um teor de fibras relativamente pequeno e afetam negativamente 
as propriedades físicas do produto, portanto, devem ser retiradas. Outra etapa é 
reduzir as toras à fragmentos (cavacos), cujo tamanho facilite a penetração do licor de 
cozimento, utilizados nos processos químicos. Adicionalmente, os cavacos de madeira, 
constituem um material de fácil transporte. 
Os cavacos devem ser classificados com o objetivo de separar os cavacos com as 
dimensões padrões para o processamento (os aceites), dos cavacos 
superdimensionados, que retornam ao picador e dos finos, que podem ser 
processados separadamente, ou então queimados na caldeira. 
Os cavacos devem ser processados em vasos de pressão, conhecidos como cozedor ou 
digestor. No processo contínuo, os cavacos e o licor são alimentados continuamente 
no digestor e atravessam zonas de temperaturas crescentes, até atingir a zona de 
cozimento, onde a temperatura é mantida constante. No processo de aquecimento 
(anterior ao cozimento) a hemicelulose é parcialmente hidrolisada em açúcares 
semelhantes da celulose. E deve-se fazer a expulsão da lignina da parede celular antes 
do cozimento. Sabe-se que a lignina pode ser isolada facilmente na superfície das 
células do material quando submetido à forças centrífugas. A lignina isolada é 
facilmente solubilizada em soluções diluídas de hidróxido de sódio, que é um álcali. 
Os produtos utilizados como licor são: licor branco e licor negro. O licor Branco é 
composto de NaOH + Na2S. E o licor Negro é o licor do cozimento anterior, contendo 
constituintes de madeiras dissolvidos, bem como reagentes não consumidos. Este licor 
é usado como diluente para assegurar uma boa circulação da carga, sem introduzir 
uma quantidade extra de água. 
A massa cozida concentrada em celulose (polpa de celulose) é transferida para a etapa 
de purificação que separa a polpa de materiais estranhos à fibras (como pequenos 
palitos de madeira). O material é transferido para a lavagem para separando todos os 
solúveis das fibras de celulose e, então, segue para a separação delíquido de lavagem. 
A corrente desta separação é o licor negro fraco onde parte do licor retorna ao 
disgestor e parte e é transferido para o sistema de recuperação. 
A celulose é então encaminhada para a etapa de branqueamento ou então para 
fabricação do papel Kraft. 
 
5a Questão - (3,0 pontos) Etapa de purificação de do licor preto 
Faça um fluxograma e descreva (brevemente) o processo de purificação do licor 
preto, indicando quais as correntes retornam ao processo de purificação e quais 
correntes seguem para o processo de produção do papel. 
Procedência do licor fraco: cavaco + (NaOH + Na2S) = Celulose + Licor Preto Fraco 
 
Etapa de purificação de do licor preto 
Licor Preto Fraco + Evaporação = Licor Preto Forte 
 
Licor Preto Forte + Sulfato de Sódio + Queima(matéria orgânica) = Fundido(material inorgânico) + 
Calor 
 
Fundido + Água  Na2S + NaCO3 (licor verde) 
 
(Na2S + NaCO3) + (CaO + H20)  (NaOH + Na2S) (licor branco) + CaCO3 (licor de cal) 
 
CaCO3  CaO + CO2