Operações Unitárias Parte II

Transcrição

1 Operações Unitárias Parte II

2 Apresentação Aula anterior: - Grandezas físicas; - Balanço de massa; - Balanço de energia; - Conversão; - Reciclo; - Rendimento; - Fração convertida; - Umidade relativa; - Filtração; - Evaporação;

3 Apresentação Estrutura da aula: - Absorção; - Cristalização; - Secagem; - Destilação; - Extração; - Reatores; - Questões Gerais.

4 Absorção

5 Questão 65 Químico de Petróleo Petrobras 02/2010 Para separar o amoníaco presente em uma mistura gasosa amoníaco ar, com 8% molar de NH3, lava-se essa mistura, em um único estágio, com água reciclada a 293 K contendo uma quantidade de amoníaco de 0,01 mol NH3 / mol H2O. A composição do NH3 no produto gasoso é 0,032 mol NH3 / mol ar. Obs.: Na maioria dos casos utiliza-se frações mássicas, mas no caso da absorção com amônia pode ser utilizada frações molares.

6 Questão 24 Engenheiro de Processamento Petrobras 02/2010 Uma coluna de absorção foi dimensionada para absorver 90% de uma substância de massa molar igual a 50 kg/kmol, presente em uma corrente de ar, usando água pura como solvente. O teor dessa substância no ar é de 40% em base molar e, na solução aquosa formada, é de 25% em massa. Considerandose que sejam desprezíveis a solubilidade do ar na água e a evaporação da água, a razão molar entre a água usada como solvente e a corrente de ar a ser tratada é de:

7 Cristalização

8 Questão 41 Eng. Processamento Transpetro 3/2011 Pretende-se produzir kg de um sólido S sob a forma de cristais a partir de kg de uma solução aquosa saturada, que se encontra em um cristalizador a 80 C. A solubilidade de S em água é aproximada por s = 0,04 + 0,002 T, em que s [=] g S/ g H 2 O, T [=] ºC. Até que temperatura deve ser resfriada, no cristalizador, a solução saturada?

9 Secagem

10 Questão 23 Engenheiro de Processamento Petrobras 02/2010 A polpa de papel úmida contendo 40,0% em massa de água passa através de um secador a ar até que a polpa contenha 10,0% em massa de água. O percentual de água removido da polpa úmida é de:

11 Questão 41 Químico de Petróleo Petrobrás 1/2011 Sólido úmido: 99% umidade e 50 kg de massa. Passa por uma secagem até atingir 98% de umidade. Qual a massa do sólido úmido que restou?

12 Destilação

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16 O balanço de massa global na coluna e os valores das entalpias específicas das correntes da envoltória global são dados na tabela a seguir: A carga térmica removida pela água de resfriamento no condensador é de 4,2 GJ/h.

17 Questão 30 Eng. Processamento Petrobrás 2/2010 Considere que a entalpia de vaporização do destilado é 200 kj/kg. Para as condições definidas na tabela e de acordo com as informações dadas, a razão de refluxo de operação é?

18 Questão 31 Eng. Processamento Petrobrás 2/2010 Considere que a entalpia de vaporização do vapor d água usada no refervedor seja de kj/kg. Para as condições definidas na tabela e de acordo com as informações dadas, a vazão de vapor d água consumida no refervedor é:

19 Extração

20 Apresentação DIAGRAMAS DE FASES TERNÁRIOS

21 Apresentação DIAGRAMAS DE FASES TERNÁRIOS

22 Questão 58 Químico de Petróleo Petrobras 01/2011 Uma absorvedora deve recuperar 95% do álcool etílico de uma corrente gasosa provenientes de um fermentador. A corrente gasosa apresenta uma vazão molar de 200 kmol/h, contém 95 mol% de gás carbônico e se encontra a 30 C e 101 kpa. O álcool etílico é removido com água a 30 ºC e 101 kpa em uma coluna de pratos isobárica e isotérmica, com vazão molar de 120 kmol/h. A composição molar do produto líquido, é:

23 Questão 38 Engenheiro de Processamento Petrobras 01/2010 A adição de uma quantidade de solvente (S) a uma solução binária de acetaldeído e água, na temperatura de 293 K e pressão de 1 atm, resulta na mistura (F) localizada no diagrama ternário, ao lado representado, no qual figuram as linhas de amarração. As composições mássicas das fases extrato e rafinado são, aproximadamente, em termos percentuais:

24 Reatores

25 PETROBRÁS Eng. Processamento Junior (2012). Diversos equipamentos são primordiais em processos químicos, sendo os reatores o coração de tais processos, visto que eles processam as reações químicas. Os principais reatores são o de batelada, o de mistura perfeita (CSTR) e o pistonado (PFR). No reator (a) PFR, a concentração não varia com o tempo, mas varia com o espaço. (b) PFR, a concentração varia com o tempo e com o espaço. (c) CSTR, a concentração não varia com o tempo, mas varia com o espaço. (d) CSTR, a concentração varia com o tempo e com o espaço. (e) de batelada, a concentração varia com o tempo e com o espaço.

26 PETROBRÁS Eng. Processamento Junior (2012). Exercício

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28 PETROBRÁS Eng. Processamento Jr. Exercício

29 Questões Gerais

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31 Um gás ideal, com capacidade calorífica constante, passa pela seguinte sequência de processos mecanicamente reversíveis em um sistema rechado: 1. de um estado inicial a 100 o C e 1 bar, é comprimido adiabaticamente até 150 o C; 2. em seguida, é resfriado de 150 o C a 100 o C, a pressão constante; 3. finalmente, é expandido isotermicamente até o seu estado original. Para o ciclo completo, as variações de energia interna ( U) e entalpia ( H) são a) U = 0 e H > 0 b) U = 0 e H = 0 c) U > 0 e H > 0 d) U < 0 e H < 0 e) U > 0 e H = 0

32 Um compressor trabalhando adiabaticamente e com uma eficiência de 80 %, comprime vapor saturado de 100 kpa a 300 kpa e necessita de 650 kj para comprimir 10 kg deste vapor. Se a compressão for conduzida agora de forma adiabática e isotrópica, o trabalho necessário para comprimir a mesma quantidade de vapor saturado, em kj, é de a) 520,0 b) 550,0 c) 812,5 d) 1100,0 e) 1625,0

33 A flotação é um processo usado para separar (A) gases dissolvidos em uma suspensão sólido líquido (B) gases dissolvidos em dispersões líquido líquido (C) gotículas de um líquido e bolhas de gás dispersas em outro líquido (D) partículas sólidas de dado material de uma mistura de materiais (E) partículas e gotículas de um líquido dispersas em outro líquido

34 Em dado processo de separação por membrana cuja força motriz é o gradiente de pressão, pretende-se separar as espécies químicas W e Z presentes em uma solução aquosa. Se o coeficiente de rejeição da espécie química Z é igual a 1, então o permeado é: (A) isento de Z (B) Z puro (C) Z + água (D) W puro (E) água com W e Z na mesma concentração

35 Os diagramas ternários acima representam o equilíbrio dos componentes N e Q com dois diferentes solventes, R e S. As linhas tracejadas correspondem às linhas de amarração (tie lines). Ao se comparar os diagramas apresentados e os dois solventes, conclui-se que o solvente R é: a) menos seletivo que o S e/ irá produzir extratos mais pobres no soluto Q do que os rafinados. b) menos seletivo que o S e irá produzir extratos mais ricos no soluto Q do que os rafinados. c) mais seletivo que o S e irá produzir extratos mais po- bres no soluto Q do que os rafinados. d)) mais seletivo que o S e irá produzir extratos mais ricos no soluto Q do que os rafinados. e) tão seletivo quanto o S e irá produzir extratos com igual teor do soluto Q no extrato e no rafinado.

36 Obrigado! Dúvidas?