Considere a mistura ácido acético/água/éter isopropílico, a 20^{\circ} \mathrm{C} e 1 atm .
a) Determine as quantidades e as composições das fases em equilíbrio quando se misturam 30 kg de éter isopropílico, 10 kg de ácido acético e 60 kg de água.
b) Admita que um extrator multiestágio utilize 600 \mathrm{~kg} / \mathrm{h} de éter isopropílico para extrair, em contracorrente, o ácido acético presente em 200 \mathrm{~kg} / \mathrm{h} de uma solução aquosa com 30% (em massa) de ácido acético. É desejável que a concentração de ácido acético na corrente aquosa à saída não exceda 4%. Calcule as composições e as vazões das correntes aquosa e orgânica à saída do extrator.

Passo 1

O enunciado apresenta um sistema ternário (ácido acético–água–éter isopropílico) a 20\circC e 1 atm, que se separa em duas fases líquidas imiscíveis em certas regiões de composição. Para resolver qualquer problema de balanço de massa em equilíbrio de fases, precisamos saber as composições de equilíbrio de cada fase (isto é, os pontos de binodal e os tie-lines do diagrama de fases na temperatura dada). Sem esses dados (ou seja, sem as composições de equilíbrio da fase orgânica e da fase aquosa para a corremposição global dada), não há como aplicar a regra das alavancas ou distribuir as massas entre as fases.

Resposta

Como o enunciado não forneceu o diagrama de equilíbrio nem os valores de composição de equilíbrio (por exemplo, frações mássicas de ácido acético, água e éter em cada fase em equilíbrio), não podemos determinar:
• As composições das fases que aparecem em equilíbrio;
• As quantidades de cada fase, via regra das alavancas;
• As vazões e composições de saída do extrator de várias etapas.

Conclusão

Não é possível resolver (a) nem (b) porque faltam os dados essenciais de equilíbrio líquido–líquido (binodal e tie-lines) para o sistema ácido acético/água/éter isopropílico a 20\circC. Sem essas informações experimentais, o problema não pode ser fechado em nenhuma das suas partes.

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