Exercícios Resolvidos de Extração e Diagrama de Equilíbrio

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Enunciado

(Wankat, 3 ed. – Cap. 13 – D27) Uma coluna de extração em contra-corrente é alimentada com 100     k g / h de uma mistura contendo 40 % em massa de ácido acético e 60 % em massa de água. Deseja -se extrair o ácido acético com éter isopropílico. Os dados de equilíbrio estão listados na tabela abaixo. O éter isopropílico é alimentado puro e possui uma vazão de 111,2     k g / h . Deseja -se obter um rafinado com 20 % em massa de ácido acético.

  1. Encontre a fração mássica de ácido acético no extrato.
  2. Encontre o número de estágios de equilíbrio.

Dados: R N = 64,8   k g / h   e E 1 = 156,41   k g / h

Passo 1

Falaaa aíii, tudo certinho? Nessa questão nós vamos analisar um processo de extração d o ácido acético com éter isopropílico em um sistema contra-corrente onde esquematicamente nós temos:

A partir disso vamos calcular a fração mássica de ácido acético no extrato e o número de estágios de equilíbrio. Show?

Passo 2

Para a letra a) precisamos primeiro fazer o balanço geral para o ácido acético.

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

F x a , F + S x a , S = F + S x a , M

O enunciado nos forneceu os seguintes dados:

F = 100     k g / h

x a , F = 0,4

x a , S = 0

S = 111,2   k g / h

Substituindo esses valores na expressão do balanço temos,

100 × 0,4 + 111,2 * 0 = ( 100 + 111,2 ) * x a , M

x a , M = 0,19

Passo 3

Depois vamos utilizar a tabela 13.5 para plotar gráfico. Plotando também as retas S F - e M R N - , podemos obter x a , E 1 pela continuação da reta M R N - até a binodal.

Pelo gráfico temos que a fração mássica de ácido acético no extrato é,

x a , E 1 = 0,185

Passo 4

Com o gráfico do passo 3 e os dados das correntes do rafinado e do estrato,

R N = 64,8   k g / h

E 1 = 156,41   k g / h

Podemos plotar o seguinte,

Com isso, vemos que são necessários 2,6 estágios. Porém, precisamos de um número redondo. Então teremos na verdade 3   estágios.

Resposta

  1. x a , E 1 = 0,185
  2. N = 3