Exercícios Resolvidos de Extração em corrente cruzada

Ver Teoria

Enunciado

Uma vazão de 1000   k g / h de uma mistura aquosa contendo 30 % (em massa) de ácido acético é alimentada no primeiro estágio de um extrator de dois estágios, utilizando-se como solvente éter isopropilico contendo 1 % (em massa) de ácido acético. O solvente é alimentado a uma vazão de 1250   k g / h em fluxo cruzado em cada estágio. Se a extração ocorre a 1   a t m e 20 ° C . Determine as composições das correntes de extrato e de refinado que saem do extrator;

Passo 1

Oiii, tudo certinho? Nessa questão nós temos uma extração líquido-líquido em fluxo cruzado com as seguintes informações:

A partir disso queremos determinar as composições das correntes de extrato e de refinado que saem do extrator. Então vamos lá!

Passo 2

Para esse problema vamos analisar o primeiro estágio como se estivéssemos lidando com um estágio único, beleza? Logo,

Vamos inicialmente calcular a vazão da mistura M 1 fazendo o balanço geral no misturador 1:

F + S = M 1

1000 + 1250 = M 1

M 1 = 2250   k g / h

Agora precisamos definir qual é a composição dessa mistura. Fazendo o balanço por componente.

Passo 3

Para o soluto temos,

F x A , F + S y A , S = M 1 x A , M 1

1000 0,3 + 1250 0,01 = 2250 x A , M 1

x A , M 1 = 0,14

Para o solvente temos,

F x S , F + S y S , S = M 1 x S , M 1

1000 0 + 1250 0 , 99 = 2250 x S , M 1

x S , M 1 = 0 , 55

Para o diluente temos,

x A , M 1 + x D , M 1 + x S , M 1 = 1

0,14 + x D , M 1 + 0,55 = 1

x D , M 1 = 0,31

Passo 4

Temos que M 1 está sobre a reta S F - e vai gerar R 1 e E 1 ao atingir o equilíbrio.

Agora que descobrimos M 1 precisamos encontrar a reta que vai passar pelo ponto M 1 e vai gerar o extrato e o refinado.

Passo 5

Para isso vamos utilizar a curva rebatendo um ponto aleatório da curva a linha conjugada obtendo,

Fazendo a leitura desse gráfico vemos que a composição do extrato é,

x A ,   E 1 = 0,09

x D , E 1 = 0,025

x S , E 1 = 0,55

E do rafinado é,

x A , R 1 = 0 , 21

x D , R 1 = 0 , 7 5

x S , R 1 = 1 - 0,21 - 0,75 = 0,04

Resposta

A composição do extrato é,

x A ,   E 1 = 0,09

x D , E 1 = 0,025

x S , E 1 = 0,55

E do rafinado é,

x A , R 1 = 0,21

x D , R 1 = 0,75

x S , R 1 = 0,04