Questões de Concurso Sobre operações unitárias em engenharia química e química industrial

Há colunas recheadas e há colunas de pratos. É característica das colunas de pratos a

Uma mistura binária alimentada a uma vazão molar F, com composição de 50 % do componente 1 e 50 % do componente 2, é submetida a uma destilação flash a uma pressão do separador de 0,101 MPa. Do tambor flash, obtém-se uma corrente vaporizada com vazão molar V e fração molar do componente mais volátil y_D. A corrente líquida de fundo tem vazão molar B e fração molar do mais volátil x_B. Assume-se que as fases vapor e líquido estão em equilíbrio, sendo a curva de equilíbrio exibida na Figura abaixo.


Se a razão V/F = 0,2 é alcançada, são obtidas, aproximadamente, pela destilação flash, as composições:

No conhecido processo de destilação azeotrópica para a separação de etanol de água, benzeno é adicionado como arrastador. O benzeno é relativamente não polar, enquanto a água é altamente polar, e o etanol é moderadamente polar. O benzeno forma com água e álcool, à pressão atmosférica, um azeótropo ternário heterogêneo. O processo é mostrado na Figura abaixo.


A alimentação é composta pelo azeótropo de etanol-água (etanol, 89 % molar). No processo, todas as 3 colunas operam à pressão atmosférica. Verifica-se que a saída do topo da 1^a coluna passa por um condensador e segue para um decantador. As saídas de topo da 2^a e 3^a colunas retornam a pontos apropriados da 1^a torre. Os fundos das colunas estão equipados com refervedores.
Quanto às correntes de fundo, a saída da 1^a coluna pode ser descrita como

Na separação de uma mistura multicomponente, é importante conhecer certos parâmetros, para se proceder ao projeto da coluna de destilação que seja capaz de alcançar a separação pretendida. Há, por exemplo, correlações relacionando o número de estágios ideais, para uma dada razão de refluxo (R) finita, com o número mínimo de estágios (N_min) e a mínima razão de refluxo (R_min).
Sobre os parâmetros mínimos, obtidos considerando estágios de equilíbrio, tem-se que

Em uma aplicação de absorção gasosa em uma coluna de recheio, foram calculados os parâmetros NTU (número de unidades de transferência) e HTU (altura de unidades de transferência) para um caso de vapor diluído absorvido do gás no líquido.
Esses parâmetros são tais que:

Na separação gás-sólido, em ciclone, a

Cinco experimentos de filtração de uma suspensão de um sal em água foram conduzidos em laboratório. Foram mantidas constantes todas as condições experimentais em todos os experimentos, exceto a queda de pressão (Δp), que foi variada em cinco níveis distintos resultantes, um para cada experimento. Os resultados em termos da razão ‘tempo de filtração’ por ‘volume de filtrado’ (t/V) versus ‘volume de filtrado’ são exibidos na Figura abaixo, onde cada reta numerada descreve o comportamento para um experimento.


Analisando-se os coeficientes linear e angular de cada reta, verifica-se que o experimento conduzido com o menor Δp foi o

Na análise da absorção de um soluto (diluído), absorvido da fase gasosa para a fase líquida (solvente), estima-se a altura da torre l (em m) como:


tal que G e L são, respectivamente, as vazões molares de gás e líquido por unidade de área (em kgmol/sm²); m* é a constante de equilíbrio; K_y a é o coeficiente global de transferência de massa vezes a área por volume (em kgmol/sm); y₀ e y_l são as frações molares do soluto no gás na entrada e na saída da torre, respectivamente, e x₀ e x_l são as frações molares do soluto no solvente na saída e na entrada da torre, respectivamente.
Para um dado problema, os valores numéricos (no sistema SI) são conhecidos, e os termos da equação acima foram calculados, aproximadamente, como:


tal que as unidades (quando há) foram omitidas aqui propositadamente.
Usando-se o conceito da literatura de “número de unidades de transferência” (NTU) e “altura de uma unidade de transferência” (HTU), tem-se, nesse caso:

Na aplicação da formulação conhecida como “teoria simplificada da filtração” à filtração em batelada, com pressão Δp constante, de uma suspensão sólido-líquido em superfície, uma equação linear relaciona a razão entre um dado volume de filtrado V e o tempo t necessário para obtê-lo, como segue:

                                       

As constantes B₁ e B₂ dependem das características do filtro (pressão Δp e área A), da torta (resistividade α), do meio filtrante (resistência R_m) e da suspensão sólido-líquido (concentração C_s ) no experimento.

Para diferentes experimentos, dado um volume de filtrado V, com viscosidade μa uma temperatura T, esperam-se valores maiores de t / V para condições que correspondam a:

São conhecidas as volatilidades relativas (a 0,101 MPa) entre as espécies abaixo:

I - Propano/Buteno-1: 4,4

II - Propano/Isobutano: 3,6

III - Isobutano/n-Butano: 1,5

IV - n-Butano/i-Pentano: 2,8

V - Isobutano/n-Pentano: 1,35

Qual dessas misturas seria mais difícil de separar por destilação convencional?

A eficiência de separação em hidrociclones é definida como a razão entre a vazão mássica de óleo na corrente de topo e a vazão mássica de óleo na corrente de alimentação. Em uma unidade, emprega-se um hidrociclone para separar uma corrente de vazão 100 kg h^-1 contendo 20% m/m de óleo e 80% m/m de água. A corrente contendo o produto de topo apresenta apenas óleo, enquanto a corrente contendo o produto de fundo é formada por 2 kg h^-1 de óleo e 80 kg h^-1 de água.

A eficiência de separação deste hidrociclone é igual a

Em um processo de extração líquido-líquido, éter etílico é adicionado a uma mistura de água e ácido acético, formando um sistema com massa total de 200 kg e 10% m/m de ácido acético. Atingido o equilíbrio, observa-se a formação de duas fases: uma fase orgânica e uma fase aquosa de 125 kg contendo 4% m/m de ácido acético.

A concentração percentual mássica de ácido acético na fase orgânica é igual a

Processos de separação baseados na velocidade de transferência de massa, na presença ou não de reação química, implicando o contato íntimo entre duas fases (sólido-líquido ou sólido-gás) entre as quais os constituintes se distribuem indiferentemente, correspondem a:

Considerando X e Y as razões molares de soluto no líquido de transporte e no gás de transporte, respectivamente, e sabendo tratar-se de processos de absorção/esgotamento, a análise desses gráficos permite a seguinte constatação:

A distribuição randômica, interna e através uma das outras, de duas ou mais fases inicialmente separadas refere-se ao processo de

A velocidade terminal de uma partícula em um processo de sedimentação/decantação resulta de um balanço de forças atuando sobre as partículas. Essas forças são:

A flotação pode ser definida como um processo de separação por gravidade que explora

Considere um sistema que opera com uma única bomba centrífuga. Sua associação em série com outra bomba centrífuga idêntica resulta em

Em relação aos processos abaixo, é correto afirmar:

Associe os processos de separação às suas respectivas definições:

I. Adsorção

II. Extração

III. Absorção

IV. Decantação

V. Centrifugação

VI. Filtração

VII. Destilação

( ) Utilizado para obter etanol com elevado teor de pureza a partir de uma mistura metanol/etanol.

( ) Utilizado para obter frações lubrificantes de elevada viscosidade a partir de hidrocarbonetos de elevado peso molecular.

( ) Utilizado para remover CO₂, presente no gás natural, obtido dos processos de produção de petróleo e gás.

A sequência correta é: