Extração líquido-líquido - projeto conceitual

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Introdução
Formas de otimizar a extração:
Seleção do solvente
Imiscibilidade 
Seletividade
Coeficiente de partição
Densidade
Viscosidade
Custo
Equipamentos de extração
Processos descontínuos 
Equipamentos de extração
Processos contínuos 
Estáticas: Prato, Enchimento e Spray
Agitadas: Discos rotativos e Pulsantes
Condições de Equilíbrio
Constante de distribuição (ou partição)
Formação de uma nova fase
Solução homogênea
2. Solvente completamente miscível com o solvente inicial
Formação de uma nova fase
3. O solvente é parcialmente miscível com o diluente
4. Os solventes formam 2 ou 3 líquidos parcialmente miscíveis
Diagrama triangular
Diagrama triangular
Seletividade do solvente e equações básicas
Coeficiente de partição x pH
Extrações em batelada
Extrações em batelada
Extrações em batelada
Extrações em batelada
Extrações em contracorrente com solventes imiscíveis e solução concentrada (método gráfico) 
Extrações em contracorrente com solventes imiscíveis e solução concentrada (método gráfico) 
Reta de operação
Composição do soluto no rafinado
Composição do soluto no extrato
Curva de equilíbrio
YN+1
Extrações em contracorrente com solventes parcialmente miscíveis (método gráfico) 
Apresentação do projeto
Projetar um extrator, onde deseja-se retirar acetona de uma mistura a 15.000 kg/h composta por 40% acetona (soluto) e 60% acetato de etila (diluente). A água que será utilizada como solvente extrator é assumidamente pura. Deseja-se obter um rafinado cuja composição seja de 0,0% de acetona, ao passo que o extrato deverá conter 12,8% de acetona. (P = 1 atm e T = 20 °C)
Determinar:
a) O número de estágios necessários para a extração;
b) Projetar o extrator;
c) A altura e o diâmetro da coluna;
d) Custo aproximado da coluna
Dados de equilíbrio
	RAFINADO			EXTRATO		
	Acetona	Acetato	Água	Acetona	Acetato	Água
	0	96,5	3,5	0	7,4	92,6
	4,8	91,0	4,2	3,2	8,3	88,5
	9,4	85,6	5,0	6,0	8,0	86,0
	13,5	80,5	6,0	9,5	8,3	82,2
	16,6	77,2	6,2	12,8	9,2	78,0
	20,0	73,0	7,0	14,8	9,8	75,4
	22,4	70,0	7,6	17,5	10,2	72,3
	26,0	65,0	9,0	19,8	12,2	68,0
	27,8	62,0	10,2	21,2	11,8	67,0
	32,6	54,0	13,4	26,4	15,0	58,6
GARCIA, J O & BARREIRO, G. T. Problemas de Ingeniaria Quimica Operaciones Basicas., pg. 135. 
0,0%
1) Composição do rafinado
Sabendo-se que temos 0,0% da acetona no rafinado, descobrimos o ponto Rn e lê-se no gráfico as porcentagens de acetato de etila e da água que são, respectivamente, 96,5% e 3,5 %.
 Rn 
2) Composição do extrato
A composição no extrato é de 12,8% acetona; 9,2% acetato de etila e 78,0% água.
12,8%
78,0%
9,2%
12,5%
3) Indicação do ponto M
 Rn 
F
S
M
 E1 
 
4) Cálculos dos fluxos
4) Cálculos dos fluxos
F
S
P
 Rn 
 E1 
 
 R1 
F
S
 E1 
 
P
 E2 
 
 R2 
 R1 
 Rn
 R3 
F
S
 E1 
 
P
 E2 
 
 R2 
 R1 
 E3 
 
Percebe-se graficamente que são necessários apenas 3 estágios para o processo de separação proposto.
6) Propriedades físicas
7) Razões dos fluxos volumétricos e Capacidade total
8) Obtenção da velocidade de ascensão
9) Cálculo da velocidade superficial de inundação e de meia inundação
9) Cálculo da vazão volumétrica total
9) Cálculo da área de seção transversal e diâmetro da coluna
𝑈𝐷 : Velocidade Superficial da fase dispersa (fase orgânica – acetato de etila + acetona) 
𝑈𝐶 : Velocidade Superficial da fase contínua (fase inorgânica – água)
10) Cálculo da altura da coluna
Danilo Gonzaga (DG) - Tem um errinho na parte do HETS
10) Tipo da coluna
10) Custos
Considerações
10) Custos
10) Custos
10) Custos
10) Custos
10) Custos
10) Custos
10) Receita e Lucro
Fijal Z.; Loukerisc C.; Naghibzadeh Z.; Walsdorf J.. Liquid-Liquid Extraction. 
Douglas, J.M. Conceptual Design of Chemical Processes. McGraw-Hill. New York, 1988.
Treybal, R.E. Mass Transfer Operations. McGraw-Hill. New York, 1980.
COMPESA. Estrutura Tarifária dos serviços prestados pela COMPESA. Disponível em: http://www.arpe.pe.gov.br/images/NT/Estrutura_Tarifaria.pdf. Acessado em: 21 de abril de 2021.
CELPE. Tarifas de energia elétrica. 2020. Disponível em: https://servicos.celpe.com.br/residencial-rural/Documents/tarifa-2020/CELPE_TARIFAS_DE_ENERGIA_ELETRICA_JULHO_2020_REH_N_2.683_Grupo_A.pdf Acessado em: 21 de abril de 2021.
Ministério de Minas e Energia e Empresa de Pesquisa Energética. Compilação de Correlações de Custos e Equipamentos, p 56, Rio de Janeiro, 24 de agosto de 2018.
Referências