Texto de pré-visualização
Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos Operações Unitárias II Professor Roberto G da Silva Nome Matrícula 1ª Avaliação Vale 100 pontos QUESTÃO 1 Desejase destilar uma mistura de dois componentes genéricos A e B sendo A é o componente mais volátil na condição de vapor saturado cuja composição é 47 mol de A a pressão atmosférica A coluna deve operar com uma razão de refluxo igual a 2Rmín A separação deve ser tal que o destilado tenha 94 mol de A e o produto de fundo tenha 4 mol de A A Figura 1 representa o diagrama de equilíbrio da mistura em relação ao componente A a 1 atm Determine a A razão de refluxo operacional 05 ponto b As equações das linhas de operação da seção de retificação e da seção de esgotamento 10 ponto c O número de estágios ideais 05 ponto d A composição do vapor e do líquido em relação aos componentes A e B que saem em equilíbrio do estágio imediatamente acima do prato da alimentação 10 ponto Figura 1 Dados de equilíbrio da mistura AB em relação ao componente A a 1 atm QUESTÃO 2 120 kmolh de uma mistura benzenotolueno com 38 mol de benzeno são submetidos a uma destilação flash a 1 atm de modo a obter 72 kmolh de produto líquido Os dados de equilíbrio do sistema são representados pelos diagramas apresentados na Figura 2 Determine a A linha de operação do sistema 05 ponto b As frações de benzeno e de tolueno no líquido e no vapor resultantes 10 ponto c A temperatura das correntes de saída do vaso 05 ponto Figura 2 Diagrama de equilíbrio da mistura benzenotolueno em relação ao benzeno a 1 atm QUESTÃO 3 A 20C e 1 atm 100 kg de uma solução aquosa com 40 em massa de acetona são tratadas com tricloroetano TCA o qual já contém 15 em massa de acetona Determine a As quantidades mínima e máxima de solvente que se podem usar 10 ponto b As massas de solvente para obter um refinado com 5 de acetona 05 ponto c As quantidades e as composições das fases extrato e refinado nas condições do item b 05 ponto Figura 3 Diagrama ternário para a mistura acetonaáguaTCA a 20C e 1 atm em fração mássica QUESTÃO 4 Considere uma solução aquosa com 50 em massa de piridina que deve ser alimentada numa coluna de extração em contracorrente a uma vazão de 1500 kgh Pretendese reduzir a concentração desta solução para 3 em massa de piridina Para isso utilizase 1500 kgh de clorobenzeno puro como solvente Determine a O número de estágios de equilíbrio necessários para alcançar a concentração desejada de piridina no refinado 15 pontos b As composições das correntes de refinado e de extrato que saem do extrator 05 ponto c As vazões de refinado e de extrato que saem do extrator 10 ponto Diagrama para a Questão 4 Opção 1 Diagrama para a Questão 4 Opção 2 CAMPUS SANTO ANTÔNIO DA PATRULHA Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos Operações Unitárias II Professor Roberto G da Silva IEQA Nome Matrícula 1ª Avaliação Vale 100 pontos QUESTÃO 1 Desejase destilar uma mistura de dois componentes genéricos A e B sendo A é o componente mais volátil na condição de vapor saturado cuja composição é 47 mol de A a pressão atmosférica A coluna deve operar com uma razão de refluxo igual a 2Rmin A separação deve ser tal que o destilado tenha 94 mol de A e o produto de fundo tenha 4 mol de A A Figura 1 representa o diagrama de equilíbrio da mistura em relação ao componente A a 1 atm Determine a A razão de refluxo operacional 05 ponto b As equações das linhas de operação da seção de retificação e da seção de esgotamento 10 ponto c O número de estágios ideais 05 ponto d A composição do vapor e do líquido em relação aos componentes A e B que saem em equilíbrio do estágio imediatamente acima do prato da alimentação 10 ponto 1 09 08 07 06 5 05 04 03 02 01 0 00004 01 02 03 04 00 05 06 07 08 09 0941 x Figura 1 Dados de equilíbrio da mistura AB em relação ao componente A a 1 atm Digitalizado com CamScanner 6 STQQSSD questão 1 R 23Rmin FA094 mol xA 047 mol xB Q V salientado xB 004 mol Balanço de massa global F D B racy DxDA BxBA BM componente Base de cálculo F 100 molh 100 D B D100B 100047 100 B094 3001 47 94 094B 004B 4794 B 09 B B5226 molh D 4778 molh b Digitalizado com CamScanner 7 STQQSSD No gráfico a condição de Rmin é o encontro da reta de alimentação cond de vapor saturado e a reta que sai do x0 e lança na curva do equilíbrio pelo gráfico 039 xon Rmin1 039Rmin 039 094 Rmin 141 R 212min R 282 a RB L D L vazão do Refluxo L 282 4778 L 13473 molh Reta de operação da Retificação cp L x D XO V V cp LR 1 x 1 XO R 1 RB 282 R 0738 2 1 026 R1 R1 Esse ponto não utilizado no gráfico para traçar o ROR ROR φ 0738 x 026 XO b Digitalizado com CamScanner para o cham ou vazão do vapor interno aplicase o seguinte balanço de massas BM V L D V 13473 4778 V 18251 molh ROE φp LV x BV ow Pela condição da alimentação oc chamamos V L para cond de vapor saturado V V F L L L 13473 molh V V F 18251 100 8251 molh φp 134738251 x 5920 8251 φp 163 x 0632 ob b Como você já tem o ponto de cruzamento da Rota de alimentação com a ROR basta traçar essa reta até o ponto 004 para depois começar a traçar as pratas ideais começando de baixo p cima Nt 5 pratos ideais d prato do alimentação prato acima da alimentação φB 066 xB 056 QUESTÃO 2 120 kmolh de uma mistura benzenotolueno com 38 mol de benzeno são submetidos a uma destilação flash a 1 atm de modo a obter 72 kmolh de produto líquido Os dados de equilíbrio do sistema são representados pelos diagramas apresentados na Figura 2 Determine a A linha de operação do sistema 05 ponto b As frações de benzeno e de tolueno no líquido e no vapor resultantes 10 ponto c A temperatura das correntes de saída do vaso 05 ponto Figura 2 Diagrama de equilíbrio da mistura benzenotolueno em relação ao benzeno a 1 atm Questão 3 Destilação Plasto V 120 Kmollh xB 038 xT 062 L 72 Kmollh Balanço de Massa F V L V 120 72 V 48 Kmollh fração Vaporizada quantidade vaporizada da alimentação p V F 48 120 04 Linha de Operação cp xp2 p 1 p p x cp 038 1 04 04 x cp 095 15 x Para buscar a LO banka um os partis 05 096 pelo gráfico na curva de equilíbrios achamos a composição das fases L e V V cpB 05 cpT 05 L xB 03 xT 07 c do gráfico do ponto cp T 99 ºC x T 985 ºC QUESTÃO 3 A 20ºC e 1 atm 100 kg de uma solução aquosa com 40 em massa de acetona são tratadas com tricloroetano TCA o qual já contém 15 em massa de acetona Determine a As quantidades mínima e máxima de solvente que se podem usar 10 ponto b As massas de solvente para obter um refinado com 5 de acetona 05 ponto c As quantidades e as composições das fases extrato e refinado nas condições do item b 05 ponto Figura 3 Diagrama ternário para a mistura acetonaáguaTCA a 20C e 1 atm em fração mássica QUESTÃO 4 Considere uma solução aquosa com 50 em massa de piridina que deve ser alimentada numa coluna de extração em contracorrente a uma vazão de 1500 kgh Pretendese reduzir a concentração desta solução para 3 em massa de piridina Para isso utilizase 1500 kgh de clorobenzeno puro como solvente Determine a O número de estágios de equilíbrio necessários para alcançar a concentração desejada de piridina no refinado 15 pontos b As composições das correntes de refinado e de extrato que saem do extrator 05 ponto c As vazões de refinado e de extrato que saem do extrator 10 ponto Diagrama para a Questão 4 Opção 2 Piridina Fracão mássica de piridina 06 05 04 03 02 01 0 Cloro 0 benzeno 0 02 04 06 08 Fracão mássica de água 10 Água ΔR STQQSSD questão 3 100Kg 04 acet 06 ag m mistura Refinado extrato TGA 015 acet 085 TGA Da linha FS podese determinar os quantidades máx o minima de solvente 1 O ponto M mistura VS entrará no reta que une os pontos 2 p determinar Smin O ponto M sobrecar ab Ro que significa que a composição de mistura é a mesma composicao do refinado No ponto Ro xaq 031 xacet 055 xTCA 014 F Smin mist Água 10006 031 m m 19354kg Smin 9364Kg p Smax é quando a compoisao do ml for igual a compoiço m Ea xacet 015 xaq 005 XTCA08 F Smax mist m1200Kg Ag 100 06 0 005 m Smax 1100 Kg spiral STQQSSD b S² p Refinado com 5 acetona 100 R com 5 acet 096 Ag 00 TGA 5 E 05 TGA 044 Acet 006 Ag r S R E Ag F06 R0954 006E Acet F04 015S 005 R 041 E TGA S 085 E 058 STQQSSD S 05 E 085 60B 60 006E 095 100 05 E 60 006E E 085 095 100 058E 631 0063E E E 100 631 0357 E 10336 Kg S 05 10336 608 Kg R 100 608 10336 R 5744 Kg S T Q Q S S D Questão 4 extração v4 1500 Kgh v3 cb puro 1500 Kgh v1 Sul aquosa v2 xp 003 X p 05 m X mg 05 Traço na reta R5 calmo com solvente puro Traço na reta SEN Calano o o ponto m p o soluto m v1 S m 1500 1500 3000 Kgh X m soluto 750 025 3000 Traço na MR1 e determina EN Traço na R2 com E1 pela TioLio o obrano Es Δ com E1 Acheno R2 Numero de linhas o nunro de estaoes 2 spiral Digitalizado com CamScanner S T Q Q S S D Em R1 097 Água 003 piridina b Em EN 014 água 033 piridina 003 cloro BM global v1 v3 v2 v4 Aq v1 05 097 v2 014 v4 pir v1 05 003 v2 033 v4 cloro v3 054 v4 v4 1500 2830 Kgh c 053 v3 750 2830 014 097 v3 37242 Kgh spiral Digitalizado com CamScanner
Texto de pré-visualização
Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos Operações Unitárias II Professor Roberto G da Silva Nome Matrícula 1ª Avaliação Vale 100 pontos QUESTÃO 1 Desejase destilar uma mistura de dois componentes genéricos A e B sendo A é o componente mais volátil na condição de vapor saturado cuja composição é 47 mol de A a pressão atmosférica A coluna deve operar com uma razão de refluxo igual a 2Rmín A separação deve ser tal que o destilado tenha 94 mol de A e o produto de fundo tenha 4 mol de A A Figura 1 representa o diagrama de equilíbrio da mistura em relação ao componente A a 1 atm Determine a A razão de refluxo operacional 05 ponto b As equações das linhas de operação da seção de retificação e da seção de esgotamento 10 ponto c O número de estágios ideais 05 ponto d A composição do vapor e do líquido em relação aos componentes A e B que saem em equilíbrio do estágio imediatamente acima do prato da alimentação 10 ponto Figura 1 Dados de equilíbrio da mistura AB em relação ao componente A a 1 atm QUESTÃO 2 120 kmolh de uma mistura benzenotolueno com 38 mol de benzeno são submetidos a uma destilação flash a 1 atm de modo a obter 72 kmolh de produto líquido Os dados de equilíbrio do sistema são representados pelos diagramas apresentados na Figura 2 Determine a A linha de operação do sistema 05 ponto b As frações de benzeno e de tolueno no líquido e no vapor resultantes 10 ponto c A temperatura das correntes de saída do vaso 05 ponto Figura 2 Diagrama de equilíbrio da mistura benzenotolueno em relação ao benzeno a 1 atm QUESTÃO 3 A 20C e 1 atm 100 kg de uma solução aquosa com 40 em massa de acetona são tratadas com tricloroetano TCA o qual já contém 15 em massa de acetona Determine a As quantidades mínima e máxima de solvente que se podem usar 10 ponto b As massas de solvente para obter um refinado com 5 de acetona 05 ponto c As quantidades e as composições das fases extrato e refinado nas condições do item b 05 ponto Figura 3 Diagrama ternário para a mistura acetonaáguaTCA a 20C e 1 atm em fração mássica QUESTÃO 4 Considere uma solução aquosa com 50 em massa de piridina que deve ser alimentada numa coluna de extração em contracorrente a uma vazão de 1500 kgh Pretendese reduzir a concentração desta solução para 3 em massa de piridina Para isso utilizase 1500 kgh de clorobenzeno puro como solvente Determine a O número de estágios de equilíbrio necessários para alcançar a concentração desejada de piridina no refinado 15 pontos b As composições das correntes de refinado e de extrato que saem do extrator 05 ponto c As vazões de refinado e de extrato que saem do extrator 10 ponto Diagrama para a Questão 4 Opção 1 Diagrama para a Questão 4 Opção 2 CAMPUS SANTO ANTÔNIO DA PATRULHA Universidade Federal do Rio Grande Escola de Química e Alimentos Operações Unitárias II Professor Roberto G da Silva IEQA Nome Matrícula 1ª Avaliação Vale 100 pontos QUESTÃO 1 Desejase destilar uma mistura de dois componentes genéricos A e B sendo A é o componente mais volátil na condição de vapor saturado cuja composição é 47 mol de A a pressão atmosférica A coluna deve operar com uma razão de refluxo igual a 2Rmin A separação deve ser tal que o destilado tenha 94 mol de A e o produto de fundo tenha 4 mol de A A Figura 1 representa o diagrama de equilíbrio da mistura em relação ao componente A a 1 atm Determine a A razão de refluxo operacional 05 ponto b As equações das linhas de operação da seção de retificação e da seção de esgotamento 10 ponto c O número de estágios ideais 05 ponto d A composição do vapor e do líquido em relação aos componentes A e B que saem em equilíbrio do estágio imediatamente acima do prato da alimentação 10 ponto 1 09 08 07 06 5 05 04 03 02 01 0 00004 01 02 03 04 00 05 06 07 08 09 0941 x Figura 1 Dados de equilíbrio da mistura AB em relação ao componente A a 1 atm Digitalizado com CamScanner 6 STQQSSD questão 1 R 23Rmin FA094 mol xA 047 mol xB Q V salientado xB 004 mol Balanço de massa global F D B racy DxDA BxBA BM componente Base de cálculo F 100 molh 100 D B D100B 100047 100 B094 3001 47 94 094B 004B 4794 B 09 B B5226 molh D 4778 molh b Digitalizado com CamScanner 7 STQQSSD No gráfico a condição de Rmin é o encontro da reta de alimentação cond de vapor saturado e a reta que sai do x0 e lança na curva do equilíbrio pelo gráfico 039 xon Rmin1 039Rmin 039 094 Rmin 141 R 212min R 282 a RB L D L vazão do Refluxo L 282 4778 L 13473 molh Reta de operação da Retificação cp L x D XO V V cp LR 1 x 1 XO R 1 RB 282 R 0738 2 1 026 R1 R1 Esse ponto não utilizado no gráfico para traçar o ROR ROR φ 0738 x 026 XO b Digitalizado com CamScanner para o cham ou vazão do vapor interno aplicase o seguinte balanço de massas BM V L D V 13473 4778 V 18251 molh ROE φp LV x BV ow Pela condição da alimentação oc chamamos V L para cond de vapor saturado V V F L L L 13473 molh V V F 18251 100 8251 molh φp 134738251 x 5920 8251 φp 163 x 0632 ob b Como você já tem o ponto de cruzamento da Rota de alimentação com a ROR basta traçar essa reta até o ponto 004 para depois começar a traçar as pratas ideais começando de baixo p cima Nt 5 pratos ideais d prato do alimentação prato acima da alimentação φB 066 xB 056 QUESTÃO 2 120 kmolh de uma mistura benzenotolueno com 38 mol de benzeno são submetidos a uma destilação flash a 1 atm de modo a obter 72 kmolh de produto líquido Os dados de equilíbrio do sistema são representados pelos diagramas apresentados na Figura 2 Determine a A linha de operação do sistema 05 ponto b As frações de benzeno e de tolueno no líquido e no vapor resultantes 10 ponto c A temperatura das correntes de saída do vaso 05 ponto Figura 2 Diagrama de equilíbrio da mistura benzenotolueno em relação ao benzeno a 1 atm Questão 3 Destilação Plasto V 120 Kmollh xB 038 xT 062 L 72 Kmollh Balanço de Massa F V L V 120 72 V 48 Kmollh fração Vaporizada quantidade vaporizada da alimentação p V F 48 120 04 Linha de Operação cp xp2 p 1 p p x cp 038 1 04 04 x cp 095 15 x Para buscar a LO banka um os partis 05 096 pelo gráfico na curva de equilíbrios achamos a composição das fases L e V V cpB 05 cpT 05 L xB 03 xT 07 c do gráfico do ponto cp T 99 ºC x T 985 ºC QUESTÃO 3 A 20ºC e 1 atm 100 kg de uma solução aquosa com 40 em massa de acetona são tratadas com tricloroetano TCA o qual já contém 15 em massa de acetona Determine a As quantidades mínima e máxima de solvente que se podem usar 10 ponto b As massas de solvente para obter um refinado com 5 de acetona 05 ponto c As quantidades e as composições das fases extrato e refinado nas condições do item b 05 ponto Figura 3 Diagrama ternário para a mistura acetonaáguaTCA a 20C e 1 atm em fração mássica QUESTÃO 4 Considere uma solução aquosa com 50 em massa de piridina que deve ser alimentada numa coluna de extração em contracorrente a uma vazão de 1500 kgh Pretendese reduzir a concentração desta solução para 3 em massa de piridina Para isso utilizase 1500 kgh de clorobenzeno puro como solvente Determine a O número de estágios de equilíbrio necessários para alcançar a concentração desejada de piridina no refinado 15 pontos b As composições das correntes de refinado e de extrato que saem do extrator 05 ponto c As vazões de refinado e de extrato que saem do extrator 10 ponto Diagrama para a Questão 4 Opção 2 Piridina Fracão mássica de piridina 06 05 04 03 02 01 0 Cloro 0 benzeno 0 02 04 06 08 Fracão mássica de água 10 Água ΔR STQQSSD questão 3 100Kg 04 acet 06 ag m mistura Refinado extrato TGA 015 acet 085 TGA Da linha FS podese determinar os quantidades máx o minima de solvente 1 O ponto M mistura VS entrará no reta que une os pontos 2 p determinar Smin O ponto M sobrecar ab Ro que significa que a composição de mistura é a mesma composicao do refinado No ponto Ro xaq 031 xacet 055 xTCA 014 F Smin mist Água 10006 031 m m 19354kg Smin 9364Kg p Smax é quando a compoisao do ml for igual a compoiço m Ea xacet 015 xaq 005 XTCA08 F Smax mist m1200Kg Ag 100 06 0 005 m Smax 1100 Kg spiral STQQSSD b S² p Refinado com 5 acetona 100 R com 5 acet 096 Ag 00 TGA 5 E 05 TGA 044 Acet 006 Ag r S R E Ag F06 R0954 006E Acet F04 015S 005 R 041 E TGA S 085 E 058 STQQSSD S 05 E 085 60B 60 006E 095 100 05 E 60 006E E 085 095 100 058E 631 0063E E E 100 631 0357 E 10336 Kg S 05 10336 608 Kg R 100 608 10336 R 5744 Kg S T Q Q S S D Questão 4 extração v4 1500 Kgh v3 cb puro 1500 Kgh v1 Sul aquosa v2 xp 003 X p 05 m X mg 05 Traço na reta R5 calmo com solvente puro Traço na reta SEN Calano o o ponto m p o soluto m v1 S m 1500 1500 3000 Kgh X m soluto 750 025 3000 Traço na MR1 e determina EN Traço na R2 com E1 pela TioLio o obrano Es Δ com E1 Acheno R2 Numero de linhas o nunro de estaoes 2 spiral Digitalizado com CamScanner S T Q Q S S D Em R1 097 Água 003 piridina b Em EN 014 água 033 piridina 003 cloro BM global v1 v3 v2 v4 Aq v1 05 097 v2 014 v4 pir v1 05 003 v2 033 v4 cloro v3 054 v4 v4 1500 2830 Kgh c 053 v3 750 2830 014 097 v3 37242 Kgh spiral Digitalizado com CamScanner