Lista 7 2021-2

Escola de Química/UFRJ Departamento de Engenharia Química EQE-482 /EQN Operações Unitárias II Data: 22.02.2022 Lista de Extração 1. Pretende-se extrair acetona de uma solução aquosa com 20% em massa de acetona, usando benzeno a 150C como solvente. Admita que água e benzeno são totalmente imiscíveis. Calcule: a. As composições do extrato e do rafinado usando 2 kg de benzeno para cada kg de solução a tratar. b.A quantidade de solvente necessária para 100kg de solução aquosa de acetona para a obtenção de 3% em massa de acetona no rafinado. 2. O dioxano presente em 4536 kg/h de uma solução aquosa com 25% em massa de dioxano deve ser extraído com 6804 kg/h de benzeno puro a 25 0C. Admita que o benzeno e a água são insolúveis. Para selecionar o método para a extração mais eficiente, estude analiticamente o efeito do número de estágios de equilíbrio e a respectiva disposição, determinando a porcentagem de dioxano extraída pelo benzeno, quando a extração é realizada das seguintes maneiras: i. Um estágio de equilíbrio. ii.Dois estágios de equilíbrio com as correntes de alimentação e do solvente: a.Em co-corrente. b.Corrente cruzada, usando metade do solvente em cada estágio. c.Em contracorrente. Dados de Equilíbrio líquido – líquido a 250C e 1 atm. 𝐾𝐷 = 𝑌(𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑜𝑟𝑔â𝑛𝑖𝑐𝑎) 𝑋(𝑓𝑎𝑠𝑒 𝑎𝑞𝑢𝑜𝑠𝑎) = 1, 2 3. Faça o diagrama em base ternária e o diagrama em base isenta de solvente (diagrama de Janecke) para o sistema propano (solvente) - ácido oléico (rafinado) – óleo de algodão (soluto), a 98,50C e 625 psia. Em cada diagrama determine a composição das duas fases presentes na mistura cuja composição global é em % molar: zc=0,10 e zs=0,30 Dados Experimentais do Sistema: Propano – Ácido Oléico – Óleo de Algodão Curva Extrato (%molar) Curva Rafinado (%molar) yc ys xc xs 0 0,970 0 0,360 0,025 0,955 0,050 0,365 0,050 0,945 0,100 0,380 0,075 0,925 0,150 0,400 0,200 0,410 0,250 0,430 0,300 0,440 0,350 0,460 0,365 0,500 0,450 0,550 Dados da Curva de Distribuição: xc yc xs ys 0,10 0,01 0,38 0,965 0,175 0,02 0,41 0,960 0,230 0,03 0,42 0,950 0,325 0,05 0,45 0,935 0,365 0,06 0,47 0,925 0,410 0,07 0,53 0,920 4.A acetona presente em 2000 kg/h de uma solução aquosa com 50% (em massa) de acetona deve ser extraída em contracorrente a 25 0C e 1 atm em um extrator com multiestágios com 2000 kg/h de tricloroetano (TCA). Deseja-se que a composição final de acetona na fase rafinado seja de 4% em massa. Determine: i. As vazões e as composições das correntes de saída do extrator. ii.O número de estágios de equilíbrio. 5.Dispomos de 1500 kg/h de uma solução aquosa com 50% em massa de piridina. Deseja-se reduzir a concentração de piridina desta solução para menos de 3% em massa através de um processo em contracorrente, usando clorobenzeno como solvente. Calcule: i.A quantidade mínima de clorobenzeno que se pode usar. ii.O número de estágios sabendo que se usam 1500 kg/h de clorobenzeno. iii.As quantidades das correntes das correntes de extrato e de rafinado que deixam o extrator. Dados de Equilíbrio do Problema 4. Dados de Equilíbrio do Problema 5; 6. 1000 lb/h de uma solução 40% molar de ácido acético em água é misturada com 1000 lb/h de éter isopropílico puro a 25°C. As duas fases resultantes são separadas e a solução aquosa é misturada novamente com 1000 lb/h de éter isopropílico. Duas novas fases resultam do processo. a) Que porcentagem de ácido acético da carga inicial permanece na fase aquosa após o segundo estágio? b) Para as mesmas condições do item (a), isto é, de rafinado final e mesma relação solvente/carga e escoamento em contra corrente, qual seria a composição da fase extrato final e quantos estágios seriam necessários? Dados de Equilíbrio a 25 0C e 1 atm.(% em peso) Fase Orgânica Fase aquosa Ácido Acético Éter H2O Ácido Acético Éter H2O 2,4 96,7 0,9 8,1 1,8 90,1 3,2 95,7 1,1 8,6 1,8 89,6 5,0 93,6 1,4 10,2 1,5 88,3 9.3 88.6 2.1 11.7 1.6 86.7 24.9 69.4 5.7 17.5 1.9 80.6 38.0 50.2 11.8 21.7 2.3 76.0 45.2 33.6 21.2 26.8 3.4 69.8 Dados da Curva Binodal (% em peso) Ácido Acético Éter H2O 45.37 29.70 24.93 44.55 22.45 33.00 39.57 13.42 47.01 36.23 9.66 54.11 24.74 2.74 72.52 21.33 2.06 76.61 0 0.6 99.4 0 99.5 0.5 7. O sistema docosano–difenilhexano(DPH)-furfural representa o sistema mais complexo encontrado no refino de óleos lubrificantes. 500 de uma mistura com 40% em peso de DPH em docosano é continuamente separado em uma coluna de extração que opera a 45 0C e 1 atm, com 500 de um solvente que contém 98% em peso de furfural e 2% em peso de DPH produzindo um produto rafinado que contém 5% em peso de DPH. Calcule o número de estágios teóricos de equilíbrio necessários e a vazão de DPH na fase extrato. Dados de Solubilidade do Sistema Docosano-DPH-Furfural a 45 0C e 1 atm. Docosano DPH Furfural 96.0 0.0 4.0 84.0 11.0 5.0 67.0 26.0 7.0 52.5 37.5 10.0 32.6 47.4 20.0 21.3 48.7 30.0 13.2 46.8 40.0 7.7 42.3 50.0 4.4 35.6 60.0 2.6 27.4 70.0 1.5 18.5 80.0 1.0 9.0 90.0 0.7 0.0 99.3 Dados de Equilíbrio do sistema Docosano-DPH-Furfural a 45 0C e 1 atm: Fase rica em docosano Fase rica em Furfural Docosano DPH Furfural Docosano DPH Furfural 85.2 10.0 4.8 1.1 9.8 89.1 69.0 24.5 6.5 2.2 24.2 73.6 43.9 42.6 13.3 6.8 40.9 52.3 .