Questão 4 ( 3,5 pontos) A acetona pode ser produzida a partir da desidrogenação do isopropanol. Após o processo de reação, a acetona é destilada e obtida como vapor no produto de topo da coluna de destilação a temperatura de
e a uma vazão de
. Essa corrente é então condensada e resfriada em um trocador de calor até 20
. O sistema opera a pressão constante ( 1 atm ).
a)
Elabore o diagrama de blocos desse processo e rotule as correntes com as variáveis conhecidas.
a)
Passo 1
Beleza, vamos por partes. O enunciado pede pra gente desenhar o fluxograma (diagrama de blocos) de um processo que faz acetona a partir da desidrogenação de isopropanol. Depois dessa reação a gente coloca tudo numa coluna de destilação, pega o produto de topo (vapor de acetona a 105 °C e 8 mol/s), condensa e resfria até 20 °C, operando a 1 atm o tempo todo.
Matéria: Operações Unitárias (fluxogramas de processos, unidade de reação, destilação e troca térmica).
O que vamos precisar:
Matéria: Operações Unitárias (fluxogramas de processos, unidade de reação, destilação e troca térmica).
O que vamos precisar:
- Identificar cada etapa como um “bloco” (reator, coluna, condensador e trocador),
- Rotular as correntes com as variáveis conhecidas (vazão molar, temperatura e pressão).
Passo 2
Antes de desenhar, vale lembrar:
Um diagrama de blocos mostra cada unidade do processo como um retângulo (ou bloco) e as setas são as correntes de material (e às vezes de energia). Nas setas a gente anota as condições conhecidas (T, P, vazão, composição, etc.).
Aqui temos 4 blocos em série:
Um diagrama de blocos mostra cada unidade do processo como um retângulo (ou bloco) e as setas são as correntes de material (e às vezes de energia). Nas setas a gente anota as condições conhecidas (T, P, vazão, composição, etc.).
Aqui temos 4 blocos em série:
- Reator (desidrogenação)
- Coluna de destilação
- Condensador
- Trocador de calor (para resfriar de 105 °C a 20 °C)
Passo 3
Agora o desenho em ASCII. Vou colocar cada bloco em linha e indicar as correntes com o que a gente sabe:
Feed
IPA (isopropanol)
│
▼
┌─────────┐
│ Reator │
│Desidrogen│
└─────────┘
│ saída: mistura de gases + inertes
▼
┌──────────────────┐
│ Coluna de │
│ destilação │
└──────────────────┘
│ top vapor:
│ T = 105 °C
│ 𝑛̇ = 8 mol/s
│ P = 1 atm
▼
┌────────────┐
│ Condensador│
└────────────┘
│ líquido condensado:
│ T = 105 °C
│ 𝑛̇ = 8 mol/s
│ P = 1 atm
▼
┌──────────────────┐
│ Trocador de │
│ calor (resfria) │
└──────────────────┘
│ produto final:
│ Acetona líquida
│ T = 20 °C
│ 𝑛̇ = 8 mol/s
│ P = 1 atm
▼
Saída
IPA (isopropanol)
│
▼
┌─────────┐
│ Reator │
│Desidrogen│
└─────────┘
│ saída: mistura de gases + inertes
▼
┌──────────────────┐
│ Coluna de │
│ destilação │
└──────────────────┘
│ top vapor:
│ T = 105 °C
│ 𝑛̇ = 8 mol/s
│ P = 1 atm
▼
┌────────────┐
│ Condensador│
└────────────┘
│ líquido condensado:
│ T = 105 °C
│ 𝑛̇ = 8 mol/s
│ P = 1 atm
▼
┌──────────────────┐
│ Trocador de │
│ calor (resfria) │
└──────────────────┘
│ produto final:
│ Acetona líquida
│ T = 20 °C
│ 𝑛̇ = 8 mol/s
│ P = 1 atm
▼
Saída
Resposta
Diagrama de blocos completo com as correntes rotuladas conforme acima.