- (Purga) A alimentação fresca de um processo, contendo
em peso de
e
em peso de
, entra em um separador com vazão de
. No separador, uma corrente de fundo remove uma porção pura de A. O produto de topo contém 10% de A e o restante é B. Uma pequena parte do produto é reciclado e retorna para se juntar a corrente de alimentação fresca. A outra porção é purgada. O separador é projetado para remover exatamente
do componente
presente inicialmente na alimentação do separador. A corrente de reciclo é usada justamente para se obter este objetivo. Pede-se:
a. Desenhe e rotule o fluxograma. Escreva todas as hipóteses necessárias.
b. Faça uma análise dos graus de liberdade.
c. Calcule todas as correntes e composições do processo.
a. Desenhe e rotule o fluxograma. Escreva todas as hipóteses necessárias.
b. Faça uma análise dos graus de liberdade.
c. Calcule todas as correntes e composições do processo.
Passo 1
O enunciado descreve um processo com alimentação fresca de
,kg/h contendo
de
e
de
. Essa alimentação se junta a uma corrente de recirculação
que retorna do topo de um separador. No separador sai uma corrente de fundo
(pura em
) e um produto de topo
com
de
(e
de
). Do topo, parte
é recirculada e o restante
é purgado. O separador é projetado para remover exatamente
do componente
presente na alimentação que entra no separador (isto é, na soma da alimentação fresca com o recirculado).
Hipóteses:
Estado estacionário (nenhum acúmulo).
Mistura instantânea e isenta de reações.
A composição do recirculado é igual à composição do distilado de topo (
).
Conteúdo teórico: balanços de massa total e de componente em sistemas com reciclo e purga.
Hipóteses:
Conteúdo teórico: balanços de massa total e de componente em sistemas com reciclo e purga.
Passo 2
Definimos as incógnitas e escrevemos o número de equações disponíveis:
Variáveis:
,kg/h (dado)
vazão do recirculado (kg/h)
vazão total alimentando o separador (kg/h)
vazão do fundo (kg/h)
vazão do topo (kg/h)
purga (kg/h), com
Composições:
,
,
.
Equações disponíveis:
) balanço de massa total no separador;
) balanço de componente
na alimentação do separador;
) condição de remoção de
de
;
) relação entre
,
e
;
)
.
Assim há tantas equações quanto incógnitas.
Variáveis:
Composições:
Equações disponíveis:
Assim há tantas equações quanto incógnitas.
Passo 3
Escrevemos os balanços:
Balanço de massa total no separador:
Balanço de
na alimentação do separador:
onde
Condição de remoção de
de
: a porção de
no fundo é
(
).
Balanço de
no topo:
Relação de purga e recirculação:
Passo 4
Agora substituímos e resolvemos:
que simplifica para
Resposta
Correntes e composições:
Fresco ,kg/h com
Reciclo ,kg/h com
Alimentação ao separador ,kg/h com
Fundo ,kg/h puro em
(
)
Topo ,kg/h com
Purga ,kg/h com
Fresco
Reciclo
Alimentação ao separador
Fundo
Topo
Purga