Trata-se
de uma mistura de benzeno e ácido acético contendo
de ácido em peso, com
de água com o objetivo de se extrair o ácido. Esta operação é efetuada a
. Calcular o valor de X e massa de cada porção obtida, sendo dada as composições mássicas das duas camadas formadas no final da extração.
Camada
Ácido acético(%)
benzeno(%)
Água(%)
Leve
2,5
97,4
0,1
Pesada
25
0,4
74,6
Camada | Ácido acético(%) | benzeno(%) | Água(%) |
Leve | 2,5 | 97,4 | 0,1 |
Pesada | 25 | 0,4 | 74,6 |
Passo 1
O enunciado diz que entra uma alimentação de
kg/h de uma mistura de benzeno e ácido acético com
em massa de ácido e adiciona-se
kg/h de água pura. Após a extração formam-se duas camadas:
a camada leve com de ácido,
de benzeno e
de água;
a camada pesada com de ácido,
de benzeno e
de água.
O objetivo é determinar e as vazões mássicas de cada camada. Para isso, vamos usar balanços de massa total e por componente (ácido acético, benzeno e água).
a camada leve com
a camada pesada com
O objetivo é determinar
Passo 2
Denotemos:
kg/h (alimentação),
kg/h (solvente água),
kg/h (camada leve),
kg/h (camada pesada).
Balanço total de massa:
Balanço total de massa:
Balanços por componente:
ácido acético
ácido acético
benzeno
água
Passo 3
Substituindo
e
, obtemos o sistema
Passo 4
Resolvendo as duas primeiras equações para
e
:
multiplicamos a primeira por e a segunda por
:
multiplicamos a primeira por
Eliminando
entre elas, achamos
e então
Passo 5
Agora usamos a terceira equação para
:
Resposta
Fluxo de água a adicionar:
kg/h
Camada leve: kg/h
Camada pesada: kg/h
Camada leve:
Camada pesada: