Uma das etapas do processo de produção de açúcar é a clarificação do caldo com a queima de enxofre produzindo que em contato com a água presente no caldo, gera e abaixa o pH do caldo, precipitando e flotando impurezas presentes no caldo de cana. Trata-se de um processo contínuo com reação no estado estacionário. A reação global é dada por:
Considere o fluxograma de sulfitação da Figura:
Se uma unidade de sulfitação processar de caldo de cana reduzindo o pH do caldo de para ; calcule as vazões de alimentação requeridas de enxofre (em ) e de ar (em a e ), supondo que o mesmo esteja em excesso de .
Passo 1
Vamos arrasar em mais uma questão! Bom, o enunciado deu pra gente os valores de pH na entrada e na saída, isso nos permite saber a concentração de nesses dois momentos, então vamos achar:
Logo, nós teremos que:
e
Fazendo o balanço de massa, sem esquecer que temos geração também, teremos:
Isso significa que:
Se a gente supor que as massas específicas são iguais, temos , aí poderemos fazer a relação:
Passo 2
Lembrando que ácidos fortes, tendem a ionização total, vamos então considerar que isso está acontecendo com o ácido sulfúrico:
Vamos então calcular a quantidade de que foi gerada:
Observando a estequiometria da reação dada, temos que:
Opa! Então quer dizer que:
Show! Agora vamos fazer o balanço de massa para o enxofre! Pra começar vamos supor que todo enxofre que é alimentado é consumido, beleza? Então:
Opa! Então:
Logo, temos que:
Passo 3
Agora partiu calcular a quantidade de ar alimentado, para isso precisamos da quantidade de , vamos achá-lo!
E como:
Teremos uma quantidade de ar alimentado, como sendo:
Passo 4
Mas o enunciado pediu pra gente a quantidade de ar alimentado, em e estando a e … Para isso, vamos considerar o ar como um gás ideal, e usando a constante dos gases como sendo , temos:
Substituindo nossos valores, temos:
Show de bola! Conseguimos!