AS OPERAÇÕES UNITÁRIAS III

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI[pic 1]

CAMPUS ALTO PARAOPEBA - ENGENHARIA QUÍMICA

OPERAÇÕES UNITÁRIAS III

Prova 1: Grupo 2

Atividade realizada sob a orientação do Professor Henrique Tadeu Castro Cardias, apresentado à disciplina de Operações Unitárias III do curso de Engenharia Química da Universidade Federal de São João del-Rei.

Ana Paula S. Artur

Ícaro Rodrigues

Gabriel Garbini Tavares

Priscilla Perdigão Lana

Thayná Fonseca

Maurício Biggono

Ouro Branco

Abril 2018

Exercício 40: 

100 lbmol/h de 60% metanol em água a 30oC e 1 atm é separado por destilação em um destilado líquido contendo 98% de metanol e produto de fundo com 96% de água. Entalpia e dados de equilíbrio para a mistura a 1 atm são dados na Tabela 7.8 . A entalpia da corrente de alimentação é de 765Btu/lbmol.

[pic 2]

Resolução:

[pic 3]

1. Traçar o diagrama entalpia composição com o auxílio da Tabela 7.8

• Utilizou-se os seguintes dados, da Tabela 7.8,  para traçar as curvas de equilíbrio de vapor saturado e líquido saturado, no Matlab:

XM	hv (Btu/lbmol)	hL (Btu/lbmol)
0	20,72	3,24
0,05	20,52	3,07
0,1	20,34	2,95
0,15	20,16	2,85
0,2	20	2,76
0,3	19,64	2,62
0,4	19,31	2,54
0,5	18,97	2,47
0,6	18,65	2,41
0,7	18,31	2,37
0,8	17,98	2,33
0,9	17,68	2,29
1	17,39	2,25

• Utilizou-se os seguintes dados para traçar as tie lines, no Matlab:

%MeOH Líquido	%MeOH Vapor	Temperatura
0	0	100
2	13,4	96,4
4	23	93,5
6	30,4	91,2
8	36,5	89,3
10	41,8	87,7
15	51,7	84,4
20	57,9	81,7
30	66,5	78
40	72,9	75,3
50	77,9	73,1
60	82,5	71,2
70	87	69,3
80	91,5	67,6
90	95,8	66
95	97,9	65
100	100	64,5

Portanto, obteve-se o seguinte gráfico:

[pic 4]

1. Planeje um procedimento para determinar, através do diagrama da letra (a), o número mínimo de estágios em equilíbrio para a condição de refluxo total.

Condição de Refluxo total: não há retirada de produto de topo nem de fundo. Todo o vapor retorna como líquido para a coluna, ou seja, o fluxo de vapor e de líquido possuem a mesma composição e são representados por vapor saturado e líquido saturado.

As retas de operação coincidem com a linha X=Y, logo as retas de operação são verticais em um diagrama entalpia composição.

Procedimento: Inicia-se com uma reta vertical partindo da composição molar do destilado (XD = 0,98), ligando-a da curva de líquido saturado até a de vapor saturado, pois estes possuem mesma composição. Em seguida traça-se uma paralela à “tie line” e continua o mesmo procedimento com as retas verticais até chegar à composição do produto de fundo (XB = 0,4). Encontra-se,portanto, o número mínimo de estágios.

Portanto, temos:

[pic 5] 

Gráfico 1: Número de estágios mínimos.

O número mínimo de estágios é determinado pelo número de tie lines usadas. Nesse caso foram utilizadas 6 tie lines, e portanto temos 6 estágios.

         

1. Por que o número mínimo de estágios é independente da alimentação?

O número mínimo de estágios é independente da alimentação, isto porque na condição de refluxo total não há alimentação.

1. Qual a temperatura do destilado no produto de fundo?

De acordo com o Gráfico 1 a temperatura do destilado no produto de fundo é de 93,5oC, pois é onde temos a tie line do último estágio

lista 2

Questão 5 : Uma mistura com 30% em mol de n-hexano, 32% em mol de n-heptano e 38 % em mol de n-octano é sujeita a uma destilação flash à pressão de 1,2 bar. Sabendo que 60% da alimentação são vaporizados determine:

...