de uma solução aquosa com
(em massa) de ácido acético são alimentados a um extrator multiandar em contracorrente. Para extrair o ácido acético usam-se
de éter isopropílico (com 1% de ácido acético), para que a corrente de rafinado à saída do extrator contenha
de ácido acético. Calcule o número de estágios de equilíbrio.
Passo 1
O enunciado trata de um extrator em contracorrente de várias etapas, no qual entra uma fase aquosa (corrente rica em ácido acético) e uma fase orgânica (éter isopropílico) e sai uma corrente de rafinado com ácido reduzido a 10 % em massa. Para determinar o número de estágios de equilíbrio precisamos:
- Balancear massalmente o soluto (ácido acético) e as fases.
- Conhecer a curva de equilíbrio (ou coeficiente de distribuição) do ácido acético entre água e éter isopropílico.
Passo 2
Fazendo o balanço de soluto no processo global temos:
– Entrada de ácido na fase aquosa:
– Entrada de ácido na fase aquosa:
– Entrada de ácido na fase orgânica:
– Saída de ácido na corrente de rafinado (fase aquosa final):
onde
é a vazão da fase aquosa saída.
Passo 3
Da conservação total de ácido:
onde
e
são, respectivamente, a vazão e a fração mássica de ácido na corrente orgânica saída. Para determinar como
e
se relacionam em cada estágio, precisamos da curva de equilíbrio
ou do coeficiente de distribuição
.
Passo 4
Sem a curva de equilíbrio (ou valor de
) não há como traçar o diagrama de McCabe-Thiele (ou aplicar fórmula de estágios) para obter o número de estágios de equilíbrio.
Resposta
Não é possível calcular o número de estágios sem a curva de equilíbrio ou o coeficiente de distribuição do ácido acético entre as duas fases.