Exercícios Resolvidos de Extração em corrente cruzada

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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 vazões das correntes de extrato e de rafinado que saem do extrator.

Dados:

x A ,   E 1 = 0,09

x D , E 1 = 0,025

x S , E 1 = 0,55

x A , R 1 = 0,21

x D , R 1 = 0,75

x S , R 1 = 0,04

Passo 1

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

Além disso, temos:

x A ,   E 1 = 0,09

x D , E 1 = 0,025

x S , E 1 = 0,55

x A , R 1 = 0,21

x D , R 1 = 0,75

x S , R 1 = 0,04

Com isso vamos determinar as vazões das correntes de extrato e de rafinado que saem do extrator. 😉

Passo 2

Vamos analisar um estágio de cada vez como se estivéssemos lidando com estágios únicos, beleza? Então vamos começar olhando para o nosso primeiro estágio:

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

Passo 3

Com M 1 fazer um balanço global no estágio de equilíbrio 1 e encontrar,

M 1 = R 1 + E 1

E 1 = 2250 - R 1

Fazendo agora um balanço do soluto temos,

M 1 x A , M 1 = E 1 y A , E 1 + R 1 x A , R 1

225 0 0 , 14 = 2250 - R 1 0,09 + - 0,21 R 1

R 1 = 937,5   k g / h

Voltando no balanço global temos,

E 1 = 2250 - 937,5

E 1 = 1312,5   k g / h

Passo 4

Trabalhando agora com o segundo estágio, ou seja,

Podemos fazer o balanço global e obter,

R 1 + S = M 2

937,5 + 1250 = M 2

M 2 = 2187,5   k g / h

Fazendo o balanço por componente para o soluto,

R 1 x A , R 1 + S y A , S = M 2 x A , M 1 2

937,5 0 , 21 + 1250 0,01 = 2187,5 x A , M 2

x A , M 2 = 0 , 096

Para o diluente temos,

R 1 x D , R 1 + S y D , S = M 2 x D , M 2

937,5 0 , 75 + 1250 0 = 2 187,5 x D , M 2

x D , M 2 = 0 , 32

Para o solvente temos,

x A , M 2 + x D , M 2 + x S , M 2 = 1

0 , 096 + 0,32 + x S , M 2 = 1

x S , M 2 = 0,584

Passo 5

Temos que M 2 está sobre a reta S F - e vai gerar R 2 e E 2 ao atingir o equilíbrio. Depois 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 2 = 0,0 6

x D , E 2 = 0,02

x S , E 2 = 1 - 0,06 - 0,2 = 0,92

E do rafinado é,

x A , R 2 = 0,1 55

x D , R 2 = 0 , 815

x S , R 2 = 1 - 0 , 155 - 0 , 815 = 0,0 3

Passo 6

Agora vamos fazer um balanço global no estágio de equilíbrio 2,

M 2 = R 2 + E 2

E 2 = 2187,5 - R 2

Fazendo o balanço por componente com o soluto,

M 2 x A , M 2 = E 2 y A , E 2 + R 2 x A , R 2

2 187,5 0 , 096 = 2 187,5 - R 2 0,0 6 + - 0 , 155 R 2

R 2 = 828,9   k g / h

Substituindo no balanço global temos,

E 2 = 2187,5 - R 2

E 2 = 2187,5 - 828,9  

E 2 = 1358,6   k g / h

Resposta

R 2 = 828,9   k g / h

E 2 = 1358,6   k g / h