Sal em óleo cru (petróleo) deve ser removido antes do óleo ser processado em uma refinaria. Para tanto, o óleo deve ser lavado com água. Após a lavagem, a mistura é decantada e separa-se o óleo da água. Mesmo assim o óleo continua com algum sal. Sabendo-se que a água sai do processo com 15 % m / m de sal e que o óleo cru é alimentado contendo 5 % m / m. Tendo que a alimentação é de 100 kg de água e a razão de óleo cru e água é 4:1.
a. Desenhe o fluxograma simplificado do processo
b. Monte o sistema de equações do balanço de massa (total, sal, óleo e água)
c. Determine o teor de sal no óleo lavado

Passo 1

O enunciado descreve um processo de lavagem de óleo cru (que entra com 5% m/m de sal) usando água ( 100 kg, sem sal) na razão óleo:água de 4: 1. Após mistura e decantação, saem dois esfriamentos:
  • Óleo lavado, ainda contendo um pouco de sal (teor a determinar).
  • Efluente aquoso com 15% m/m de sal.
    Conteúdo da matéria: balanço de massa global e por componentes (sal, óleo e água).

Passo 2

Fluxograma simplificado (descrito textualmente):
– Entrada 1: óleo cru + sal ( 400 kg, 5 % m/m de sal)
– Entrada 2: água de lavagem ( 100 kg, 0 % m/m de sal)
to Misturador to Decantador to
Saída A: óleo lavado (massa Mo, contendo sal residual)
Saída B: efluente aquoso (massa Mw, contendo 15 % m/m de sal)

Passo 3

Definimos as incógnitas:
Mw = massa do efluente aquoso
Mo = massa do óleo lavado
Mo,s = massa de sal no óleo lavado
Mo,o = massa de óleo (sem sal) no óleo lavado
Dados numéricos: entrada de óleo cru =400 kg a 5 % m/m de sal Rightarrow sal = 0,05times400=20 kg, óleo puro = 0,95times400=380 kg; água de lavagem =100 kg sem sal.
Montamos os balanços:
Total
100 + 400 = Mw + Mo
Sal
20 = 0,15,Mw + Mo,s
Óleo
380 = Mo,o
Relação na corrente de óleo lavado
Mo = Mo,s + Mo,o

Passo 4

Resolvendo em sequência:
1. Da terceira equação, Mo,o=380.
2. Da quarta, Mo=Mo,s+380.
3. Da primeira,
500 = Mw+Mo,s+380 Rightarrow Mw+Mo,s=120
4. Da segunda,
20 = 0,15,Mw + Mo,s
Substituindo Mw=120-Mo,s nesta:
20 = 0,15,(120 - Mo,s) + Mo,s = 18 +0,85,Mo,s Rightarrow 0,85,Mo,s=2 Rightarrow Mo,s=20,85approx2,353 kg
Então
Mo=380+2,353=382,353 kg
O teor de sal no óleo lavado é
Mo,sMo =2,353382,353approx0,00615 Rightarrow 0,615% m/m

Resposta

O teor de sal no óleo lavado é aproximadamente 0,615% m/m.

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