Exercícios Resolvidos de Extração e Diagrama de Equilíbrio

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Enunciado

(Wankat, 3 ed. – Cap. 13 – D25) Deseja-se remover ácido acético da água utilizando éter isopropílico como solvente. A operação é realizada a 20   ° C e 1   a t m . Os dados de equilíbrio nestas condições estão presentes na tabela abaixo. A alimentação é composta de 45 % em massa de ácido acético e 55 % em massa de água. A vazão da alimentação é de 2000     k g / h . Um sistema em contra-corrente é utilizado. O solvente é alimentado puro. Deseja-se uma corrente de extrato com 20 % de ácido acético e um rafinado com 20 % de ácido acético.

  1. Qual a quantidade de solvente necessária?
  2. Quantos estágios de equilíbrio são necessários?

Passo 1

Heyy, tudo bem? Nessa questão nós vamos analisar um processo de extração em um sistema contra-corrente onde esquematicamente nós temos:

A partir disso vamos calcular a quantidade de solvente necessária e o número de estágios de equilíbrio. Então vamos lá!

Passo 2

Para encontrar a quantidade de solvente necessária vamos precisar realizar um balanço de massa global no sistema. Ou seja,

F x a , F + S x a , S = E 1 x a , E 1 + R N x a ,   R N

O enunciado nos forneceu os seguintes dados:

F = 2000     k g / h

x a , F = 0,45

x a , S = 0

Além disso, como nos foi dito que deseja-se uma corrente de extrato com 20 % de ácido acético e um rafinado com 20 % de ácido acético. Temos que,

E 1 x a , E 1 = S * 0,2

R N x a ,   R N = 2000 * 0,2

Substituindo isso na expressão do balanço temos,

2000 × 0,45 + S * 0 = S * 0,2 + 2000 * 0,2

Logo, a quantidade de solvente necessária é,

S = 2500   k g / h

Passo 3

Plotando um gráfico com os dados da tabela 13.5:

Concluímos que serão necessários 2,4 estágios. Porém como não se pode ter número quebrado de estágios iremos considerar como 3 estágios.

Resposta

a) S = 2500   k g / h

b) N = 3