Uma solução salina F contendo 33,3 % de KNO3 em massa é usada para obtenção de cristais C de KNO3 contendo no máximo 4,0% de água. O processo consiste em passar a solução inicialmente por um evaporador, onde a temperatura de saída é de 150^circ C, gerando uma solução concentrada P com 49,4 % de KNO3 em massa. A seguir, esta solução é encaminhada a um cristalizador, onde a temperatura é reduzida a 38^circ C, onde os cristais são obtidos, gerando uma solução saturada contendo 36,4 % de KNO3 em massa. Esta solução saturada R é totalmente reciclada. A alimentação nova do processo é de 500,0 kg / h.
a) Identifique no fluxograma a alimentação nova, alimentação combinada, reciclo, unidades de processo e volumes de controle.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício. A gente tem um processo que envolve soluções de KNO3 (nitrato de potássio) passando por um evaporador e depois por um cristalizador para formar cristais puros. A questão pede para identificar no fluxograma alguns componentes específicos como alimentação nova, alimentação combinada, reciclo, unidades de processo e volumes de controle. Para resolver isso, vamos precisar entender como o processo está organizado e como esses termos se aplicam nele.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o fluxo geral do processo. A alimentação nova é a matéria-prima que entra no sistema de processamento pela primeira vez. No enunciado, a alimentação nova é de 500,0 kg/h, que é a solução salina F com 33,3% de KNO3.

Passo 3

A próxima coisa a identificar é a alimentação combinada. Isso geralmente envolve a soma da alimentação nova com qualquer matéria que esteja sendo reciclada de volta ao sistema. No nosso caso, a solução saturada R é totalmente reciclada, então a alimentação combinada será a soma da alimentação nova (500 kg/h) com a solução reciclada R.

Passo 4

Agora vamos falar sobre o reciclo. O reciclo é o fluxo que retorna para uma etapa anterior do processo. Aqui, após a cristalização, a solução saturada R é reciclada de volta para o sistema, retornando possivelmente ao evaporador ou a outro ponto do processo para ser reutilizada.

Passo 5

As unidades de processo são os equipamentos onde ocorrem as transformações físicas ou químicas. No enunciado, temos duas unidades principais:
  1. Evaporador: Onde a solução inicial é concentrada de 33,3% para 49,4% de KNO3 ao aumentar a temperatura para 150^circ C.
  2. Cristalizador: Onde a solução concentrada é resfriada para 38^circ C, formando os cristais desejados e resultando em uma solução saturada.

Passo 6

Por último, os volumes de controle referem-se às seções específicas do processo que estamos analisando, geralmente cada unidade de processo é considerada um volume de controle separado. Então, teremos:
  • Volume de controle do evaporador
  • Volume de controle do cristalizador

Resposta

  • Alimentação nova: 500,0 kg/h de solução salina F com 33,3% de KNO3.
  • Alimentação combinada: Soma da alimentação nova (500,0 kg/h) com a solução reciclada R.
  • Reciclo: Solução saturada R que é totalmente reciclada para o sistema.
  • Unidades de processo:
    • Evaporador
    • Cristalizador
  • Volumes de controle:
    • Volume de controle do evaporador
    • Volume de controle do cristalizador

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