Material Completo Operações Unitárias 3 - P2

22 10 2024 Absorção e Extração - Equilíbrio gás-líquido e líquido-vapor: Ki = yi*/xi 'mol mol: frações molares do componente i em fase vapor em equilíbrio com a fase líquida de composição xi' coeficiente de distribuição (mol mol frac) / (mol mol frac)' Ki = Hi / P Hi = psi0 Pvi (1/Φ*) Const. de Lei de Henry Ki = psi0 Pvi (1/ρ) Ki = Pvi / P Ki = psi Pvi / P Lei de Raoult modificada Pvi = exp(a + b / T + c(T)) 'dimensional pressão vapor do componente i puro (Po em mmHg)' * Para estimar o coeficiente de atividade de um composto, uma série de modelos matemáticos com diferentes graus de complexidade pode ser utilizada. RT ln γA = AAB xB^2 + AAC xC^2 + (AAB + AAC - ABC) xA xC RT ln γB = AAB xA^2 + ABC xC^2 + (AAB + ABC - AAC) xA xC RT ln γC = AAC xA^2 + ABC xB^2 + (AAC + ABC - AAB) xA xB Aij = Aij0 + Aij1 T AAB = AAB0 + AAB1 T ABC = ABC0 + ABC1 T AAC = AAC0 + AAC1 T * Tabelados para cada sistema (T = °C) * curva de equilíbrio = y vs x yi* = Ki xi converter base molar do soluto por base livre de soluto: x ̅= xi / (1 + xi) y = yi / (1 + y) yi = Ki xi * Balanços de massa: Vi yi + Li xi = Vi yiap + Li xiap * Razão molar em base livre de soluto: x ̅= x / (1 - x) 'mol soluto / mol de insoluto na fase' y ̅= y / (1 - y) V ̅= (1 - y) Vr L ̅= (1 - x) Lr * Balanço de massa no topo da coluna de absorção em funcionamento estacionário: (yN yi - Li xN ̅) / V ̅ + (yiap - L ̅xine) / V ̅ = linha operarória da absorção Tracões escoamento: 97,1 etanol anidro 180 km/h 30°C 110 kPa 98% CO2 50% vapores L = 1,5 min Propor ao escoar a 30°C = 10,5 kPa coeficiente da atmoseida de 60. Y = T.PA = 6,40= + y0=0,57 x P 110 Y0 = 0,57x – Y y = — = — x o,31 — Z — y (1— y) 119 Y + Z = 0,57 + 0,57x/p - 0,57yZ- 0,57y3-0,57Z Y=0.03Yz-0.57x - - Y (0.057z) = 0.57z Y=0.57z x z = Para encontrar o fluxo mínimo tem que trocar a função: 98% mol V = (1 - y): Vr = (1 - 0,02):180 kmol/h = 17,6 1 kmgrl/h Yeq = Yb- y Y a - Y 21. saindo (loop): 0,0024 mol etanol = 6,12 x 10^-2 mol limites Ysup = 0,000612 Q 05 11 2021 Extração sólido-líquido *Estagio unico extrato solvente E1 ———> S1 1 o alimentação o refinado solida F <———- R1 -Um conjuntos de entradas e duas de saída F+S1 = R1 + E’1 -Balanco de componente sob soluto oi into (mass A): aXF + YaS1 = xcaR1 + YcaE'1 -Balanco de insolvente (C): axcF + ycsiS1 = xcraR1 + YeC1E’1 -Balanco de (B): XobF + YbS1 = XCBaR1 + Yge: E1 R* = \frac{massa\ da\ solucao\ aduida}{massa\ do\ solido\ inuti}\ =\ (X_{ARA}\ +\ X_{CRA})\frac{R_1}{X_{BRA1}}\ R^*\ =\ \frac{(X_{ARA}\ +\ X_{CRA})}{X_{BRA}}\ =\ \frac{1-X_{BRA1}}{X_{BRA1}}\ \boxed{X_{BRA1}\ =\ \frac{1}{R^* + 1}}\ \ Balanco\ de\ massa\ X\ R_1\ Equilibrio\ pratico\ entre\ espinhos\ e\ entrada:\ X_{ARA}\ =\ Y_{AEN} (1- X_{CRN})\ \ X_{CRN}\ =\ Y_{GEN} (1- X_{CRN})\ Exemplo:\ lolo\ de\ figfio\ de\ bocubau:\ F=15.000\ Kg/h\ (alimentacao)\ 0,5\ Kg de\ soluo\ /\ Kg de\ fibos\ S_i=10.000\ Kg/h\ (solvente\ puro)\ R^*= 0,7\ Kg\ solucao/\ Kg\ fibos gamma_{R_{AE1}} = ?\ gamma_{CE1} = ?\ Consigio:\ X_{AF} = 0,5 \ \text{Kg oleo} / \text{Kg pilmo} \rightarrow X_{AF} = 0,33 \ \text{Kg oleo} / \text{Kg tolal} \ \rightarrow\ \frac{1}{1+0,5\ Kg} F + S_i = \dot R_i + \dot E_i\ \quad (balanco\ global)\ 15.000\ +10.000= \dot R_i + \dot E_i\ 25.000= \dot{\overline{R_i}} + \dot E_i \quad [1]\ \text{onde,}\ \dot R_i = X_{BF} \cdot F($ (R^* +1) \quad [2]\ X_{BF} = 1- X_{AF} =1-0,33 \rightarrow X_{BF} =0,67\ \theta /\ votal\ Substituindo\ em\ [2]\ \dot R_i = 0,667\ \theta /\ \text{votorio}\ \times\ \frac{15,000\ Kg}{h}\ (0,7\ \text{Kg sebenia} / \text{Kg yolason})\ +1\ \dot R_i = 17,008,5\ Kg/h\ Substituindo\ em\ [1]\ 25.000\ -\ 17,008,5=\ \dot E_i\ \dot E_i= 7,991,5 \ Kg/h\ \boxed{E_1}\ X_{AF}:\ F + Y_{AS}:\ S_i = X_{ARI}\ \dot R_i + Y_{ABI} \dot{\bar E_i}\ X_{ARA}= Y_{AE} (1-X_{BRA}) \quad[4] onde\ X_{BRA} = \frac{1}{R^* + \lambda}\ = \frac{1}{0,7 +1}\ \rightarrow X_{BRA} = 0,588\ X_{AF}: F\ =\ X_{ARI} \cdot \dot R_i + Y_{ABI} \cdot \dot{\bar E_i}\ Y_{ASA} = 0,333\ \text{Kg lis} / \text{Kg voutrat}\ \ovalbox{Y_{AS}= 0,333\text{Kg des}/\text{Kg finmtlis}}\ X_{ARI} = 0,412\ Y_{AE1}\ \rightarrow\ X_{ARA} = 0,13\ \text{Kg fudes/}\text{\ finmadita}\ \ovalbox{X_{CR1} =0,274 \ \theta / \ \text{Koy medziya}}\ \gamma_{CE1} = 1 - 0,333\ \rightarrow\ \gamma_{CE1}=0,667\ \text{Koy mosblta}/\ \text{Koy Z pramla} *Considere um processo de extrações sétuves F = 15.000 kg/h S1 e S2 = 10.000 kg/h G1 = 7984,7 kg/h R1 = 17015,3 kg/h R* = 0,5204 = estágio 2 Xari = 0,137 Xzer2 = 0,588 Ṡ2 × Ṡ2 = Ṡ2a + Ṡ2a Xari·Ṙ1 + yae·Ṡ2a = Xzer2·Ṙ2 + y2ae·Ṡ2 [1] 𝑧𝑒𝑟𝑧 - 𝑛 1 1 𝑅* + 𝑛 0,5204+𝑛 Xzer2 = 0,6577 𝗄𝗀/1n𝛼1n𝑡𝛼 𝝺𝟎 𝑘g ·𝝺𝒑𝒂𝒍𝒉𝒂𝒅o Loss composta 𝜳 Xzer·Ṙ1 = Xzer·R2 0,588.17015,3 kg = 0,6577·Ṙ2 → Ṙ2 = 15212,09 kg/h