Atividade de Processos Continuos de Produção

Desejase produzir em uma unidade industrial 1580 kgh de uma solução aquosa de Etilenoglicol C2H6O2 a 50 em massa 50 da massa da solução é Etilenoglicol O processo é baseado na hidrólise catalítica do óxido de etileno C2H4O O processo começa com uma corrente de C2H4O carga nova sendo misturada a corrente de reciclo de C2H4O e outra corrente contendo água inicialmente a 30ºC Essas substâncias são alimentadas em um vaporizador V aquecidos e vaporizados até 200ºC A mistura é inserida em um reator que opera isotermicamente a 200ºC O efluente gasoso que sai do reator passa em um condensador C para ser resfriado para que toda água se torne líquido saturado O oxido de etileno gasoso é separado dos líquidos e reciclado e uma solução aquosa de etilenoglicol sai do fundo do separador conforme fluxograma Sabendo que nas condições de processo a conversão do óxido de etileno na reação é de 70 Sabendo que nas condições de processo a conversão do óxido de etileno na reação é de 70 C2H4Og H2Og C2H6O2g E lembrando ainda que a ÁGUA NÃO CONVERTIDA NÃO É RECICLADA E SAI JUNTO COM O PRODUTO FINAL determine use ponto para separar os decimais nas respostas ex 075 a A carga nova em tonano de óxido de etileno C2H4O 20 ponto Carga nova de Óxido de Etileno tano b A carga nova em tonano água necessárias ao processo 20 ponto Carga Nova de água tano c A taxa de reciclo de óxido de etileno utilizadas kmolh 10 ponto A taxa de reciclo de óxido de etileno utilizada foi kmolh Formulário e Tabelas para as Atividades da Disciplina QCP100 Professor Luis Fernando Peffi Ferreira 1 Formulário Conversão X 𝑋 𝑛𝐴𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 𝑛𝐴𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 100 A representa o componente indicado Excesso Exc Excesso nA entrada nA teórico nA teórico 100 A representa o componente em excesso Carga Térmica Real aquecimento 𝑄𝑎𝑞 𝑛 𝑐𝑝𝑙𝑖𝑞 𝑇𝑒𝑏 𝑇𝑖𝑛𝑖 𝐻𝑣𝑎𝑝 𝑐𝑝𝑣𝑎𝑝 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑒𝑏 resfriamento 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑 𝑛 𝑐𝑝𝑣𝑎𝑝 𝑇𝑒𝑏 𝑇𝑖𝑛𝑖 𝐻𝑣𝑎𝑝 𝑐𝑝𝑙𝑖𝑞 𝑇𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑇𝑒𝑏 Potencial Econômico Básico PE1 𝑃𝐸1 𝑚 𝑐𝑢𝑠𝑡𝑜𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 𝑚 𝑐𝑢𝑠𝑡𝑜𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠 𝑚𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜 𝑝𝑟𝑖𝑛𝑐𝑖𝑝𝑎𝑙 Formulário e Tabelas para as Atividades da Disciplina QCP100 Professor Luis Fernando Peffi Ferreira 2 Considere para resolução da prova as tabelas a seguir Tabela 1 Nomenclatura fórmula molecular temperatura de ebulição e massa molar Substância Fórmula molecular Tebulição ºC Massa molar gmol Água H2O 100 18 Óxido de Etileno C2H4O 11 44 Etilenoglicol C2H6O2 198 62 Isopropanol C3H7OH 825 60 Acetona C3H6O 56 58 Tolueno C6H5CH3 111 92 Benzaldeído C6H5CHO 179 106 Etilbenzeno C8H10 136 106 Estireno C8H8 145 104 Metanol CH3OH 65 32 Etanol C2H5OH 785 46 Acetaldeído CH3CHO 20 44 Hidrogênio H2 253 2 Dióxido de Carbono CO2 57 44 Oxigênio O2 183 32 Nitrogênio N2 196 28 Tabela 2 Dados de pressão temperatura para vapor saturado e entalpia de vaporização P kgfcm2 T saturação ºC ΔH Hvapor Hlíq kJkg 10 100 2253 10 179 20156 50 150 21082 60 158 20854 160 200 19358 200 211 1892 260 225 1833 300 233 17944 400 249 17163 420 252 17013 440 255 16866 Fonte Manual Termo Técnico W Trevisan Formulário e Tabelas para as Atividades da Disciplina QCP100 Professor Luis Fernando Peffi Ferreira 3 Tabela 3 Preços de utilidades Vapor de baixa pressão 1 10 kgfcm2 U 12681000kg Vapor de média pressão 11 40 kgfcm2 U 13711000kg Vapor de alta pressão 40 kgfcm2 U 16641000kg Água de resfriamento com variação de temperatura de 10ºC U 14801000m3 Tabela 4 Custo das matériasprimas Substância Preço Ukg Água 0001 Acetaldeído 1033 Óxido de Etileno 1764 Solução Etilenoglicol a 50 em massa 1260 Isopropanol 99 1378 Isopropanol hidratado 1075 Acetona 99 pureza 0948 Tolueno 414 Benzaldeído 606 Etilbenzeno 1069 Estireno 1543 Metanol anidro 0293 Metanol hidratado 0294 Etanol anidro 0937 Etanol hidratado 0703 Acetaldeído 1033 Hidrogênio 0721 Hidrogênio com inertes até 3 0600 Dióxido de carbono gás Carbônico 0652 Oxigênio Substâncias provenientes do ar Nitrogênio Formulário e Tabelas para as Atividades da Disciplina QCP100 Professor Luis Fernando Peffi Ferreira 4 Tabela 5 Calores Específicos das substâncias massa molar e temperatura de ebulição Substância Propriedade H2O C2H4O C2H6O2 C3H7OH C3H6O C6H5CH3 C6H5CHO C8H10 C8H8 CH3OH C2H5OH CH3CHO H2 CO2 O2 N2 Cp do vap kJmolC 0033 0096 0078 0089 0085 0103 0119 0118 0115 0052 0103 0040 0029 0045 0030 0029 Cp do liq kJmolC 0075 0153 0149 0155 0124 0169 0195 0182 0209 0080 0159 0120 HoVap kJmol 406 255 495 3985 296 332 383 360 371 353 386 251 1 Produto 1580 Kgh de C2H6O2 a 50 mm A água em excesso sai junto com o produto 790 Kgh C2H6O2 790 Kgh H2O excesso C2H4O g H2O g C2H6O g 127 kmolh 127 kmolh 790 Kgh 546 kmolh 439 kmolh 127 kmolh reciclo excesso Reciclo C2H4O que não reagiu 127 kmol 70 conversão de 70 x 30 reciclo dos 30 restantes x 546 kmolh Respostas a Carga nova de óxido de etileno 127 kmolh 44 Kgkmol 8766 hano 491125 tano b Carga nova de água 566 kmolh 18 Kg kmol 8766 h ano 892955 tano c Taxa de reciclo de C2H4O 546 kmolh 2 Produto 2310 kgh de acetona pura Puro C3H7OH l C3H6O l H2 g 398 Kmolh 2310 kgh ou 398 Kmolh 1328 Kmolh 398 Kmolh 795 Kgh resíduo Resíduo Conversão 75 398 Kmolh 75 Resíduo dos 25 que não reagiu x 25 x 1326 Kmolh 1328 Kmolh 90 x 100 x 1475 Kmolh de isopropanol hidratado Alimentação 531 Kmolh 90 x 100 x 59 Kmolh carga nova 4425 Kmolh Saída do reator isopropanol acetona H2 H2O 1328 Kmolh 398 Kmolh 398 Kmolh 590 Kmolh total 9883 Kmolh Respostas a carga nova de isopropanol hidratado 4425 Kmolh 09 601 KgKmol 4425 Kmolh 01 18 Kgmol 2473 Kgh Resíduo de isopropanol hidratado 1475 Kmolh b Fluxo molar total na saída do reator 9883 Kmolh