http://neevia.com http://neeviapdf.com http://docuPub.com http://docuPub.com http://neevia.com http://neeviapdf.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim Lista 3A – Balanço de Massa sem reação Química Questão 1- Uma lama de talco contém 75,0% em massa de água. 80,0% da água é removida por filtração e secagem, em uma única unidade de processo, o que faz a massa de lama reduzir em 72,0 kg. Calcule: a) a massa original da lama; b) a % de água presente na lama após a filtração. Questão 2- Um sólido contendo 25,0% de água é continuamente alimentado com uma vazão de 1000,0 kg/h em um secador a ar, para reduzir o teor de água a um máximo de 4,0%. O ar usado para aquecimento tem a umidade de 0,90 kg água / 100 kg ar seco. O ar efluente do secador deve ser limitado a 21,4 kg água / 100 kg ar seco. Calcule: a) a porcentagem de remoção de água do sólido original; b) a vazão mássica do ar seco. Questão 3- Uma fábrica produz NaOH a partir de uma solução aquosa contendo 10,0% de NaOH e 10,0% de NaCl, que é alimentada com uma vazão de 10,0 Mg/h a um evaporador, onde parte da água é removida da solução. Durante o processo, parte do NaCl se cristaliza. Se a solução final contiver 50,0% de NaOH e 1,0% do NaCl, determine: a) a vazão de água evaporada; b) a vazão de NaCl cristalizado; c) a vazão da solução final. Questão 4- Uma solução aquosa de NaOH a 10,0% deve ser concentrada em um evaporador onde 500,0 kg/h de água são evaporados. Se a solução final contiver 28,2% de NaOH, calcule a vazão da solução concentrada final. Questão 5- Uma solução aquosa contém 25,0% em massa de sal. Determine: a) o teor de sal na solução, se for evaporada 40,0% da água originalmente presente; b) o teor de sal na solução, se a massa de água evaporada equivale a 40,0% da massa da solução original. c) A porcentagem de água evaporada, se a solução final contiver 40,0% de sal. Questão 6- Uma mistura de benzeno (58,20%), tolueno (20,40%) e xileno (21,40%) é carga de suma coluna de destilação. A recuperação de benzeno no destilado deve ser de 98,0% e a de xileno no resíduo deve ser de 95,0%. A fração mássica de benzeno no destilado é de 90,0%. Calcule a composição mássica do destilado e do resíduo. 0%.com http://neeviapdf. Calcule a carga da primeira torre para se obter 800. a composição do resíduo deverá ser: T = 1. Na primeira coluna.com http://neeviapdf.0 Propano 10.0% do benzeno presente na carga desta primeira coluna. Questão 8. Componente Carga (%) Propeno 40. b) O destilado será carga de outra torre. O outro.0%. quando colocados em contado sob certas condições de temperatura e pressão.0 kg/s é carga de uma coluna de absorção.0%. O = 8.0 kg de fenol e 30. S = 1.0% e de butano no resíduo é de 90. Considerando correto o resultado da análise do primeiro técnico.com http://docuPub.0 buteno 20. A recuperação de propeno no destilado é de 90.0% de fenol e a mais pesada 9. 25. N = 2.0 butano 30. H = 4.0% de fenol. O destilado desta coluna é carga de uma segunda coluna de destilação.0% de T. e outra mais pesada (E) rica em água. Questão 9 – A composição da carga de uma torre de destilação é dada abaixo. a composição da fase líquida mais leve contém 70.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim Questão 7.com http://neevia. c) Calcule a composição mássica do resíduo da segunda coluna.com http://docuPub.0%.0% de benzeno (B). a) Calcule as composições do destilado e do resíduo.0% de o-xileno (O) é carga de uma unidade de destilação.0% de B. calcule o resultado da análise do carvão seco.0 kg/d de propeno no novo destilado. A 30°C.Duas amostras idênticas de um mesmo carvão úmido foram analisadas por dois técnicos.0%.0%.0% em volume de propano e vazão mássica de 122. Se a fração em quantidade de matéria de propano no óleo efluente da coluna é de 40.0 kg/h: a) Desenhe o fluxograma de processo indicando corretamente todas as vazões e composições.Uma mistura contendo 30.0%.0%.0% do propano presente na mistura gasosa. Deseja-se que o óleo absorva 90. Se a carga da primeira coluna é de 1000. seca a amostra e encontra uma redução de massa de 7. antes da análise. cujo destilado contém 99. devido à perda de umidade. uma mais leve (R)rica em fenol. formam duas fases líquidas.0%. Questão 11 – Uma mistura gasosa propano-ar contendo 10.http://neevia. O = 99.0 Questão 10.0% do propeno no novo destilado. 1. b) Calcule as vazões mássicas desconhecidas. O teor em massa do propeno no destilado é de 75. Um deles apresentou o seguinte resultado para análise elementar em massa do carvão: C=75. Se 20. 96. calcule as massas das duas fases líquidas depois de alcançado o equilíbrio. onde se deseja recuperar 98. calcule: .0 kg de água são colocados em contato a 30°C.0%. Deseja-se recuperar no destilado desta segunda coluna.0% e a recuperação de o-xileno no resíduo será de 98.0% de tolueno (T) e 45.Fenol e água.0% e a de propano no resíduo é de 6.0%. com duas colunas em série.0% e cinzas = 10. onde entra em contato com um óleo de absorção isento de propano e massa molecular 250 g / g-mol. com http://neevia.com http://docuPub. A alimentação nova do processo é de 500. Calcule a fração mássica do resíduo.4% de KNO3 em massa. sabendo-se que o destilado corresponde a 40.http://neevia. unidades de processo e volumes de controle. gerando uma solução saturada contendo 36. Questão 12 – 600.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim a) a vazão mássica de óleo de absorção a ser utilizada. cuja solubilidade é de 30.com http://docuPub. b) Calcule todas as vazões desconhecidas. A solução é então resfriada 20°C. gerando uma solução concentrada P com 49. a) Identifique no fluxograma a alimentação nova.3% de KNO3 em massa é usada para obtenção de cristais C de KNO3 contendo no máximo 4.0 35.com http://neeviapdf. componente Propeno Propano 1-buteno n-butano Carga (%) 29.0 17.0% em massa da carga.0 20.0% da água presente na solução original se evapora durante o processo. O processo consiste em passar a solução inicialmente por um evaporador.0 Destilado (%) 50. onde os cristais são obtidos.0 Questão 14 – Uma solução salina F contendo 33. b) o teor de propano na mistura gasosa efluente da coluna. Questão 13 – As frações em massa da carga e do destilado de uma torre de destilação são dadas abaixo. considerando que 5. V cristalizador F U evaporador P C R . onde a temperatura de saída é de 150°C.0% de água. ocorrendo a precipitação de cristais de Ba(NO3)2 e permanecendo a soluço saturada a 20°C.6 kg / 100 kg de água.0 10.0% de água do que o necessário para que a solução seja saturada a 90°C.4% de KNO3 em massa. reciclo. b) a massa de cristais formados a 20°C.com http://neeviapdf.0 5. considerando que a solução original não é saturada e contém mais 10. esta solução é encaminhada a um cristalizador.0 34. cuja solubilidade é de 8. Esta solução saturada R é totalmente reciclada. alimentação combinada.0 kg/h. Calcule: a) a massa de cristais formados a 20°C. onde a temperatura é reduzida a 38°C.6 kg / 100 kg de água. c) a massa de cristais formados a 20°C.0 kg de Ba(NO3)2 estão dissolvidos em uma solução saturada a 90°C. A seguir. de produto e de resíduo.0% de CS2. determinou-se que o gás continha 85.00 m3 de ar à pressão absoluta de 100.http://neevia. Calcule: a) a % absorvida de CS2 pelo benzeno líquido. A válvula é então aberta. b) a % em quantidade de matéria de CS2 na corrente de benzeno.0% de N2.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim Questão 15 – Água potável pode ser obtida por dessalinização da água do mar. Questão 17 – Dissulfeto de carbono (CS2) deverá ser removido de um gás com a seguinte composição em volume: CS2 = 15. O gás será alimentado em uma torre de absorção. através do processo conhecido como osmose reversa.com http://docuPub. 2. Sabe-se que a razão entre a vazão mássica de gás e a vazão mássica de água é 5. Parte do benzeno usado como absorvente evapora e sai com o gás efluente da torre de absorção. Realizando os balanços de massa.0% de N2 a 90°C e pressão absoluta de 200 kPa.Em um processo de recuperação de acetona.00% sal = 500 ppm sal = 5. Calcule o volume do tanque B. de acordo com o esquema a seguir.0% de benzeno e o restante de N2 e O2. Calcule todas as vazões mássicas desconhecidas.8%.05% xsal = 4. onde benzeno líquido absorve apenas CS2.com http://neeviapdf. Questão 18. N2 = 67. permitindo que os gases dos dois tanques se misturem. calcule as vazões de ar. 5 e 6 sejam as mesmas. tem-se o seguinte fluxograma abaixo. c) a % de benzeno perdida como vapor. As composições fornecidas são mássicas.com http://neevia.00. Após a homogeneização. A razão em quantidade de matéria entre o benzeno líquido e o gás é 2/1.0 kg/h sal = 3. Questão 16 – Dois tanques A e B estão inicialmente isolados através de uma válvula.com http://neeviapdf. O2 = 17. 3 1 2 Osmose reversa 4 6 5 Informações das correntes: Corrente 1(água do mar): Corrente 2: Corrente 3 (água potável): Corrente 5 (reciclo) Corrente 6 (salmoura): 1000. O tanque B contém uma mistura O2-N2 com 95. O tanque A contém 1. .2%.20% Observação: Considerar que a composição mássica das correntes 4.0%. O gás efluente da torre contém a seguinte composição molar: 2.0 kPa e temperatura de 60°C.com http://docuPub. 0 m3/d a CNTP do ar rico em SO2.água pura C – 5.com http://neevia.05 xágua = 0. B A C Coluna de absorção F R Dados: A .http://neevia. conforme figura abaixo.com http://docuPub.com http://neeviapdf.com http://neeviapdf.01 vapor F gás (acetona + ar) Xacetona = 0.0% SO2 B – ar pobre em SO2 F – ar rico em SO2 ( 60.0 kg/h A Torre de Absorção B Refervedor Produto Xacetona = 0. b) Determine a razão mássica reciclo/alimentação nova.com http://docuPub.99 xágua = 0.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim Água 1200.95 ar apenas condensador Questão 19 – Uma coluna de absorção é projetada para reduzir o teor de SO2 do ar.0% SO2) D e E – água residual (20% SO2) R – reciclo (mesma composição de D e E) D E a) Determine a vazão de água em m3/d a 20°C necessária para tratar 600. desejando-se remover 95% do SO2 presente neste ar. .0295 Resíduo xacetona = 0. 0% de H2S é queimado completamente com 15. gerando HCl. Questão 2. CO2 = 0.4%.http://neevia.com http://docuPub. Usa-se 100% de excesso de O2 e a conversão é de 60. CO = 0%. b) a razão mássica ar/gás combustível. b) a % de excesso do reagente em excesso.5%. Questão 5 – Um gás combustível composto de 90.0% de CH4.0% e O2 = 3. 8.0% de CH4 e 10. se a pressão total é de 300. Questão 6 – Um gás natural é composto de 90.com http://docuPub. 2. c) a % do rendimento do aldeído fórmico.0%.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim Balanço de massa com reação química Questão 1 – 0. Questão 4 – Um óleo combustível cuja análise elementar em massa é: C = 86. .010 kg de H2. calcule: a) o reagente limitante.Aldeído fórmico pode ser produzido pela reação entre metano e oxigênio na presença de catalisador. Calcule: a) a análise do gás de combustão em base seca. conforme reações: CH 4 + O2 catalisador → HCOH + H 2O CH 4 + 2O2 catalisador → CO2 + 2 H 2O Se o produto efluente do reator contém HCOH = 45.0%. b) a razão mássica ar/óleo combustível.8%. Calcule: a) a composição do ar enriquecido. b) a conversão de CH4.com http://neevia. A análise de Orsat do gás de combustão é: CO2 = 22. H2O = 47. Calcule: a) a análise do gás de combustão em base seca. H = 9.0% é queimado completamente com 30. CH4 = 3. Uma centelha promove a reação entre os gases. O2 = 4.0% de ar em excesso. b) a % de excesso de ar.10 kg de Cl2 é misturado com 0. S=4. se a conversão for de 95. d) a composição molar de saída.0%. d) a seletividade do aldeído fórmico em relação ao CO2 Questão 3 –SO2 reage com O2 puro para formar SO3.com http://neeviapdf. Calcule: a) a % do volume no produto.5%.0% de excesso de ar.com http://neeviapdf. gerando também CO2 como produto indesejável.8%. c) a massa de HCl formada.5%.0 kPa.2%. calcule: a) a % de excesso do reagente em excesso. b) A pressão parcial dos componentes no produto.0% de C2H6 é queimado em um forno com ar enriquecido com oxigênio.0% de C2H6. Considerando a reação completa. 6% de SO2 e o restante água. o reagente em excesso e a porcentagem em excesso.0% de SO2 medido pela análise de Orsat. se a amônia for queimada com 40.com http://docuPub. O regulamento local de poluição impede que o gás de combustão seja lançado na atmosfera com mais de 2.0% de O2.0% de N2 e 1. e a H2O é removida por condensação.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim Questão 7 – Em uma tentativa de gerar NO econômico. Questão 9 – 150.0 mol de C12H24 reage com 15000. 78.0 mol de ar. amônia gasosa é queimada em um reator com 20. com uma conversão de 100%.00 kg/h de óleo diesel (C16H34) é queimado em uma caldeira com 400. reator separador a) Calcule a conversão global do processo. O O2 é removido da mistura gasosa pela combustão do H2. antes de ser descartado.0% de O2 em excesso. purga c) Identifique todos os componentes de cada corrente do processo. foi sugerido que fosse queimado com excesso de ar.com http://neeviapdf. Calcule o percentual mínimo de excesso de ar que deve ser queimado o gás residual para obedecer ao regulamento antipoluição. alimentação combinada. a) calcule o reagente limitante. A . 9. Explique. de acordo com a reação: 4 NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O A amônia que não reagiu é separada dos demais componentes. Como este gás não pode ser lançado à atmosfera devido á concentração de poluentes.8% de H2S.com http://neeviapdf.0% de Argônio (Ar)). alimentação nova. Questão 8 – 20. A conversão por passe é de 70. sendo que 5% da amônia efluente do separador é purgada continuamente e o restante é reciclado para o reator. determine a composição dos gases de chaminé. O processo desenvolve-se em estado estacionário. em uma reação de combustão completa com uma conversão de 89.http://neevia.0%.0 kg/h de ar.0% de O2 em excesso. d) Quais os novos valores de conversão. b) Assumindo que 20% do diesel queima produzindo CO e 80% produzindo CO2.com http://neevia. Questão 11 – Amônia (NH3) é produzido pela reação entre N2 e H2 em proporções estequiométricas em alta temperatura e pressão. A alimentação para o reator é preparada pela mistura de H2 com ar (21. Questão 10 – Um gás residual de uma indústria de fibra sintética possui a seguinte análise molar: 40.com http://docuPub. Calcule a composição molar da corrente de entrada e saída do reator. conforme esquema abaixo. b) Identifique no fluxograma todos os volumes de controle.0%. após compressão e secagem. b) Calcule a razão em quantidade de matéria reciclo/alimentação nova. A razão em quantidade de matéria água/eteno na alimentação combinada é de 0.com PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS Professor: Emerson Martim mistura resultante. O etanol é totalmente removido por condensação e o gás não convertido é reciclado para a entrada do reator.com http://neeviapdf. A conversão de eteno por passe é de 4.0 kmol de ar na carga. Ar e H2O quando os gases são resfriados a 20°C e 200 kPa.http://neevia.com http://docuPub. d) Calcule a composição mássica do produto.com http://docuPub. a) Desenhe o fluxograma de processo indicando todas as correntes e seus respectivos componentes. somente parte de eteno é convertida. .com http://neeviapdf.5%.55. b) Calcule a quantidade de água removida da mistura H2. Questão 12 – Em um processo de produção de etanol pela hidratação de eteno. a) Desenhe o fluxograma do processo indicando todos os componentes de cada corrente. c) Calcule a quantidade de matéria de H2 necessária para a preparação da carga.com http://neevia. N2. deverá ter a relação estequiométrica para a formação de amônia. Este gás está saturado com vapor d´água a 35°C. Considere 100. c) Calcule a composição molar da alimentação nova.
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