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 105^circ C e a uma vazão de 8 mols / s. Essa corrente é então condensada e resfriada em um trocador de calor até 20
^circ C. O sistema opera a pressão constante ( 1 atm ).
a) (0,5) Elabore o diagrama de blocos desse processo e rotule as correntes com as variáveis conhecidas.

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:
  • 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:
  1. Reator (desidrogenação)
  2. Coluna de destilação
  3. Condensador
  4. 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

Resposta

Diagrama de blocos completo com as correntes rotuladas conforme acima.

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