PROCESSO ILUSTRATIVO

Recuperação do ácido benzóico de uma corrente aquosa diluída, por extração com benzeno (Rudd & Watson).AUTOR: Prof. Carlos Augusto G. PerlingeiroA solução aquosa é alimentada a um extrator que recebe benzeno como solvente.O rafinado do extrator é descartado. O extrato é enviado a um evaporador onde é concentrado pela evaporação do benzeno. O concentrado é o produto do processo.O benzeno evaporado é reciclado ao extrator, passando sucessivamente por um condensador, um resfriador e um misturador, onde recebe corrente de reposição (“make up”).

Extrator: - união + bomba + decantador.- desprezada a solubilidade de benzeno em água- temperatura de equilibrio no interior do decantador: Td.

Evaporador:- operação à pressão atmosférica.- desprezado o aumento da temperatura de ebulição do benzeno pela presença do ácido benzóico.- temperatura de equilibrio interior do vaso: Te.

Condensador e Resfriador:- trocadores de calor tipo casco-e-tubo, em contra-corrente, passo simples.

Nomenclatura nas Correntes- Vazão Total da corrente j : W j- Vazão do componente i na corrente j : f ij 1 = ácido benzóico : 2 = benzeno : 3 = água- Fração mássica do componente i na corrente j : x ij- Temperatura da corrente j : Tj

Problemas PropostosNas planilhas que se seguem, são propostos problemas de:(a) dimensionamento e simulação dos equipamentos isolados;(b) dimensionamento, simulação e otimização do processo.Em cada caso, os enunciados sugerem valores para as variáveis especificadas que podem ser adotados ou não pelo usuário.

Parâmetros Físicos e Econômicos:Nas tabelas abaixo, são propostos valores para os parâmetros físicos e econômicos que também podem ser alterados usuário. Por exemplo, para uma análise de sensibilidade.

FLUXOGRAMA

benzeno Resfriador Condensador

14 912

Misturador13 10

36345

11 815 água água

5 benzeno

W14 (kg/h) W12 (kg/h) W9 (kg/h)

T14 (oC) T12 (oC) T9 (oC)

Ar (m2) Ac (m2)

W10 (kg/h)W13 (kg/h) T10 (oC)

T13 (oC)W11 (kg/h) W8 (kg/h)

T11 (oC) T8 (oC) W5 (kg/h)

W15 (kg/h) T5 (oC)T15 (oC)

PROCESSO ILUSTRATIVO

Recuperação do ácido benzóico de uma corrente aquosa diluída, por extração com benzeno (Rudd & Watson).AUTOR: Prof. Carlos Augusto G. PerlingeiroA solução aquosa é alimentada a um extrator que recebe benzeno como solvente.O rafinado do extrator é descartado. O extrato é enviado a um evaporador onde é concentrado pela evaporação do benzeno. O concentrado é o produto do processo.O benzeno evaporado é reciclado ao extrator, passando sucessivamente por um condensador, um resfriador e um misturador, onde recebe corrente de reposição (“make up”).

Extrator: - união + bomba + decantador.- desprezada a solubilidade de benzeno em água- temperatura de equilibrio no interior do decantador: Td.

Evaporador:- operação à pressão atmosférica.- desprezado o aumento da temperatura de ebulição do benzeno pela presença do ácido benzóico.- temperatura de equilibrio interior do vaso: Te.

Condensador e Resfriador:- trocadores de calor tipo casco-e-tubo, em contra-corrente, passo simples.

Nomenclatura nas Correntes- Vazão Total da corrente j : W j- Vazão do componente i na corrente j : f ij 1 = ácido benzóico : 2 = benzeno : 3 = água- Fração mássica do componente i na corrente j : x ij- Temperatura da corrente j : Tj

Problemas PropostosNas planilhas que se seguem, são propostos problemas de:(a) dimensionamento e simulação dos equipamentos isolados;(b) dimensionamento, simulação e otimização do processo.Em cada caso, os enunciados sugerem valores para as variáveis especificadas que podem ser adotados ou não pelo usuário.

Parâmetros Físicos e Econômicos:Nas tabelas abaixo, são propostos valores para os parâmetros físicos e econômicos que também podem ser alterados usuário. Por exemplo, para uma análise de sensibilidade.

EvaporadorExtrator

extrato1 3

7Bomba

condensado2

alimentação 4

rafinado concentrado

Parâmetros Físicos Custos Equipamentos

0.44 0.9700

W3 (kg/h)x13

T3 (oC)f13 (kg/h) Te (oC)f23 (kg/h)

Td (oC) Vd (L) Ae (m2)

t (min)

W1 (kg/h) x11 W7 (kg/h) W6 (kg/h)

T1 (oC) T7 (oC)f11 (kg/h)f31 (kg/h) W2 (kg/h) W4 (kg/h)

x12 x14

T2 (oC) T4 (oC)f12 (kg/h) f14 (kg/h)f32 (kg/h) f24 (kg/h)

Cp1 (kcal/kg oC) p1 ($/kg) Ib

O Programa deve ser iniciado pelos seguintes botões:1. Restaurar os Valores-base (opcional): serve para restaurar os valores eventualmente modificados em exercício anterior.2. Implementar os Valores das Tabelas (obrigatório): serve para implementar os valores-base ou os valores modificados pelo usuário.

0.45 0.0220 Decantador 240

1 0.00005 Evaporador 26,300

1.272 0.0015 Condensador 1,350

0.8834 8,640 Resfriador 1,350

1 Bomba 1,300

500

500

100 Fatores (ISBL) 3

94.14

505

Cp2 l (kcal/kg oC) p2 ($/kg)

Cp3 (kcal/kg oC) p3 ($/kg)

r1 (kg/l) pv ($/kg)

r2 (kg/l) fo (h/a)

r3 (kg/l)

Ue(kcal / h m2 oC)

Uc (kcal / h m2 oC) fL

Ur (kcal / h m2 oC)

l2 (kcal/kg)

l3 (kcal/kg) Restaurar os Valores-Base

PROCESSO ILUSTRATIVO

Recuperação do ácido benzóico de uma corrente aquosa diluída, por extração com benzeno (Rudd & Watson).AUTOR: Prof. Carlos Augusto G. PerlingeiroA solução aquosa é alimentada a um extrator que recebe benzeno como solvente.O rafinado do extrator é descartado. O extrato é enviado a um evaporador onde é concentrado pela evaporação do benzeno. O concentrado é o produto do processo.O benzeno evaporado é reciclado ao extrator, passando sucessivamente por um condensador, um resfriador e um misturador, onde recebe corrente de reposição (“make up”).

Extrator: - união + bomba + decantador.- desprezada a solubilidade de benzeno em água- temperatura de equilibrio no interior do decantador: Td.

Evaporador:- operação à pressão atmosférica.- desprezado o aumento da temperatura de ebulição do benzeno pela presença do ácido benzóico.- temperatura de equilibrio interior do vaso: Te.

Condensador e Resfriador:- trocadores de calor tipo casco-e-tubo, em contra-corrente, passo simples.

Nomenclatura nas Correntes- Vazão Total da corrente j : W j- Vazão do componente i na corrente j : f ij 1 = ácido benzóico : 2 = benzeno : 3 = água- Fração mássica do componente i na corrente j : x ij- Temperatura da corrente j : Tj

Problemas PropostosNas planilhas que se seguem, são propostos problemas de:(a) dimensionamento e simulação dos equipamentos isolados;(b) dimensionamento, simulação e otimização do processo.Em cada caso, os enunciados sugerem valores para as variáveis especificadas que podem ser adotados ou não pelo usuário.

Parâmetros Físicos e Econômicos:Nas tabelas abaixo, são propostos valores para os parâmetros físicos e econômicos que também podem ser alterados usuário. Por exemplo, para uma análise de sensibilidade.

FLUXOGRAMA

benzeno

PROCESSO ILUSTRATIVO

Recuperação do ácido benzóico de uma corrente aquosa diluída, por extração com benzeno (Rudd & Watson).AUTOR: Prof. Carlos Augusto G. PerlingeiroA solução aquosa é alimentada a um extrator que recebe benzeno como solvente.O rafinado do extrator é descartado. O extrato é enviado a um evaporador onde é concentrado pela evaporação do benzeno. O concentrado é o produto do processo.O benzeno evaporado é reciclado ao extrator, passando sucessivamente por um condensador, um resfriador e um misturador, onde recebe corrente de reposição (“make up”).

Extrator: - união + bomba + decantador.- desprezada a solubilidade de benzeno em água- temperatura de equilibrio no interior do decantador: Td.

Evaporador:- operação à pressão atmosférica.- desprezado o aumento da temperatura de ebulição do benzeno pela presença do ácido benzóico.- temperatura de equilibrio interior do vaso: Te.

Condensador e Resfriador:- trocadores de calor tipo casco-e-tubo, em contra-corrente, passo simples.

Nomenclatura nas Correntes- Vazão Total da corrente j : W j- Vazão do componente i na corrente j : f ij 1 = ácido benzóico : 2 = benzeno : 3 = água- Fração mássica do componente i na corrente j : x ij- Temperatura da corrente j : Tj

Problemas PropostosNas planilhas que se seguem, são propostos problemas de:(a) dimensionamento e simulação dos equipamentos isolados;(b) dimensionamento, simulação e otimização do processo.Em cada caso, os enunciados sugerem valores para as variáveis especificadas que podem ser adotados ou não pelo usuário.

Parâmetros Físicos e Econômicos:Nas tabelas abaixo, são propostos valores para os parâmetros físicos e econômicos que também podem ser alterados usuário. Por exemplo, para uma análise de sensibilidade.

6

vapor

concentrado

Equipamentos

m

W6 (kg/h)T6 (oC)

Qb

O Programa deve ser iniciado pelos seguintes botões:1. Restaurar os Valores-base (opcional): serve para restaurar os valores eventualmente modificados em exercício anterior.2. Implementar os Valores das Tabelas (obrigatório): serve para implementar os valores-base ou os valores modificados pelo usuário.

1,136.0 0.66

6.1 0.67

4.6 0.48

4.6 0.48

10.0 0.68

1 1

fD fT

Restaurar os Valores-Base

DIMENSIONAMENTO DO EXTRATOR

37,425 37,545

25.0 0.0032

DECANTADOR 25.0

15 120

BOMBA 37,425

1 25.0 r = 0.60

11,860 3100,000 5.0 Extrato

0.0020 k = 4.00

25.0

200

99,800 99,880

Alimentação 2 0.0008

25.0

80

99,800

Rafinado

Parâmetros Físicos ("default")

0.44

0.45

1

1.272

0.8834

1

W15 (kg/h) = W3 (kg/h) =

T15 (oC) = x13 =

T3 (oC) =

f13 (kg/h) =

f23 (kg/h) =

Td (oC) =

Vd (l) =

W1 (kg/h) = t (min) =

x11 =

T1 (oC) =

f11 (kg/h) =

f31 (kg/h) = W2 (kg/h) =

x12 =

T2 (oC) =

f12 (kg/h) =

f32 (kg/h) =

Cp1 (kcal/kg oC)

Cp2 l (kcal/kg oC)

Cp3 (kcal/kg oC)

r1 (kg/l)

r2 (kg/l)

r3 (kg/l)

DIMENSIONAMENTODeterminar o volume do decantador (Vd) e a vazão de benzeno (W15) necessários para recuperar 60% do ácido benzóico presente a 0,2% nos 100.000 kg/h de alimentação, a 25 oC, com um tempo de residência de 5 min (0,0833 h). Determinar as concentrações das correntes de extrato e de rafinado. A temperatura do benzeno T15 é 25 oC.

Dimensionar Extrator

SIMULAÇÃO DO EXTRATOR

37,425 37,545

25.0 0.0032

DECANTADOR 25.0

15 120

BOMBA 37,425

1 25.0 r = 0.60

11,860 3100,000 5.0 Extrato

0.0020 k = 4.00

25.0

200

99,800 99,880

Alimentação 2 0.0008

25.0

80

99,800

Rafinado

Parâmetros Físicos ("default")

0.44

0.45

1

1.272

0.8834

1

W15 (kg/h) = W3 (kg/h) =

T15 (oC) = x13 =

T3 (oC) =

f13 (kg/h) =

f23 (kg/h) =

Td (oC) =

Vd (l) =

W1 (kg/h) = t (min) =

x11 =

T1 (oC) =

f11 (kg/h) =

f31 (kg/h) = W2 (kg/h) =

x12 =

T2 (oC) =

f12 (kg/h) =

f32 (kg/h) =

Cp1 (kcal/kg oC)

Cp2 l (kcal/kg oC)

Cp3 (kcal/kg oC)

r1 (kg/l)

r2 (kg/l)

r3 (kg/l)

SIMULAÇÃO Determinar as vazões e as concentrações das correntes de extrato e de rafinado, a fração recuperada de ácido benzóico e o tempo de residência, caso o extrator de Vd = 11.860 l fosse alimentado com 50.000 kg/h de benzeno, e não com os 37.425 kg/h de projeto (as demais condições de entrada permanecendo as mesmas de projeto).

Simular Extrator

DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DO RESFRIADOR

59,969

30.0

12362

13 10

36,345 36,345

25.0 80.0

11 benzeno

59,969

15.0

água

Parâmetros Físicos ("default")

0.45

1

100

W12 (kg/h) =

T12 ( oC) =

A r (m2 ) =

W13 (kg/h) = W10 (kg/h) =

T13 ( oC) = T10 ( oC) =

W11 (kg/h) =

T11 ( oC) =

Cp2 l (kcal/kg oC)

Cp3 (kcal/kg oC)

Ur (kcal / h m2 oC)

DIMENSIONAMENTODeterminar a vazão de água de resfriamento (W11) e a área de troca térmica (Ar) do resfriador necessárias para resfriar 36.345 kg/h de benzeno liquido saturado até 25 oC. A água se encontra a 15 oC e deve sair a 30 oC.

Dimensionar Resfriador

DIMENSIONAMENTODeterminar a vazão de água de resfriamento (W11) e a área de troca térmica (Ar) do resfriador necessárias para resfriar 36.345 kg/h de benzeno liquido saturado até 25 oC. A água se encontra a 15 oC e deve sair a 30 oC.

DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DO RESFRIADOR

228,101

30.0

12120

13 10

36,345 36,345

80.0 80.0

11 benzeno

228,101

15.0

água

Parâmetros Físicos ("default")

0.45

1

100

W12 (kg/h) =

T12 ( oC) =

A r (m2 ) =

W13 (kg/h) = W10 (kg/h) =

T13 ( oC) = T10 ( oC) =

W11 (kg/h) =

T11 ( oC) =

Cp2 l (kcal/kg oC)

Cp3 (kcal/kg oC)

Ur (kcal / h m2 oC)

SIMULAÇÃOPretende-se determinar as temperaturas de saida do benzeno e da água, caso o resfriador projetado para 362 m2 fosse alimentado com 20.000 kg/h de benzeno ao invés de 36.345 kg/h, mantidas a vazão e a temperatura da água de resfriamento.

Simular Resfriador

DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DO CONDENSADOR

228,101

30.0

9120

10 5

36,345 36,345

80.0 80.0

8 benzeno

228,101

15.0

água

Parâmetros Físicos ("default")

94.14

1

500

W9 (kg/h) =

T9 (oC) =

Ac (m2 ) =

W10 (kg/h) = W5 (kg/h) =

T10 (oC) = T5 (oC) =

W8 (kg/h) =

T8 (oC) =

l2 (kcal/kg)

Cp3 (kcal/kg oC)

Uc (kcal / h m2 oC)

DIMENSIONAMENTODeterminar a vazão de água de resfriamento (W8) e a área de troca térmica (Ac) necessárias para condensar 36.345 kg/h de benzeno de vapor saturado a líquido saturado. A água se encontra a 15 oC e deve sair a 30 oC .

Dimensionar Condensador

DIMENSIONAMENTODeterminar a vazão de água de resfriamento (W8) e a área de troca térmica (Ac) necessárias para condensar 36.345 kg/h de benzeno de vapor saturado a líquido saturado. A água se encontra a 15 oC e deve sair a 30 oC .

DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DO CONDENSADOR

35,727

67.7

9120

10 5

20,000 20,000

80.0 80.0

8 benzeno

35,727

15.0

água

Parâmetros Físicos ("default")

94.14

1

500

W9 (kg/h) =

T9 (oC) =

Ac (m2 ) =

W10 (kg/h) = W5 (kg/h) =

T10 (oC) = T5 (oC) =

W8 (kg/h) =

T8 (oC) =

l2 (kcal/kg)

Cp3 (kcal/kg oC)

Uc (kcal / h m2 oC)

SIMULAÇÃODeterminar a vazão de água (W8) necessária para condensar 20.000 kg/h de benzeno, ao invés dos 36.345 kg/h para os quais foi calculada a área de 120 m2. O condensador conta com um sistema de controle que manipula a vazão de água de modo a garantir a saida do benzeno como líquido saturado. A água se encontra a 15 oC.

Simular Condensador

SIMULAÇÃODeterminar a vazão de água (W8) necessária para condensar 20.000 kg/h de benzeno, ao invés dos 36.345 kg/h para os quais foi calculada a área de 120 m2. O condensador conta com um sistema de controle que manipula a vazão de água de modo a garantir a saida do benzeno como líquido saturado. A água se encontra a 15 oC.

DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DO EVAPORADOR

36,150

37,345 5 80.0

0.0032 Benzeno

25.0

120

37,225 3 80.0

Solução 124

7 6

8,569 8,569

150 150

Condensado Vapor

Parâmetros Físicos ("default") 1,195

0.44 4 0.1000

0.45 80.0

1 120

94.14 1,076

505 Produto

500

W5 (kg/h) =

W3 (kg/h) = T5 (oC) =

x13 =

T3 (oC) =

f13 (kg/h) =

f23 (kg/h) = Te (oC) =

Ae (m2 ) =

W7 (kg/h) = W6 (kg/h) =

T7 (oC) = T6 (oC) =

W4 (kg/h) =

Cp1 (kcal/kg oC) x14 =

Cp2 l (kcal/kg oC) T4 (oC) =

Cp3 (kcal/kg oC) f14 (kg/h) =

l2 (kcal/kg) f24 (kg/h) =

l3 (kcal/kg)

Ue (kcal / h m2 oC)

DIMENSIONAMENTODeterminar a vazão (W6) de um vapor a 150 oC e a área de troca térmica necessárias para obter um concentrado com 10% de ácido benzóico, a partir de uma corrente com 37.545 kg/h de uma solução de 0,32% de ácido benzóico em benzeno, a 25 oC. O condensado deve sair como líquido saturado a 150 oC . O evaporador opera a 1 atm.

Dimensionar Evaporador

DIMENSIONAMENTODeterminar a vazão (W6) de um vapor a 150 oC e a área de troca térmica necessárias para obter um concentrado com 10% de ácido benzóico, a partir de uma corrente com 37.545 kg/h de uma solução de 0,32% de ácido benzóico em benzeno, a 25 oC. O condensado deve sair como líquido saturado a 150 oC . O evaporador opera a 1 atm.

DIMENSIONAMENTO E SIMULAÇÃO DO EVAPORADOR

32,823

50,000 5 80.0

0.0032 Benzeno

25.0

160

49,840 3 80.0

Solução 124

7 6

8,569 8,569

150 150

Condensado Vapor

Parâmetros Físicos ("default") 17,177

0.44 4 0.0093

0.45 80.0

1 160

94.14 17,017

505 Produto

500

W5 (kg/h) =

W3 (kg/h) = T5 (oC) =

x13 =

T3 (oC) =

f13 (kg/h) =

f23 (kg/h) = Te (oC) =

Ae (m2 ) =

W7 (kg/h) = W6 (kg/h) =

T7 (oC) = T6 (oC) =

W4 (kg/h) =

Cp1 (kcal/kg oC) x14 =

Cp2 l (kcal/kg oC) T4 (oC) =

Cp3 (kcal/kg oC) f14 (kg/h) =

l2 (kcal/kg) f24 (kg/h) =

l3 (kcal/kg)

Ue (kcal / h m2 oC)

SIMULAÇÃODeterminar as vazões de vapor (W6) e de evaporado (W5), a vazão (W4) e a concentração do concentrado (x14), caso o evaporador, com os mesmos 124 m2 de área de projeto, fosse alimentado com 50.000 kg/h de solução e não mais com 37.345 kg/h. O evaporador é dotado de um sistema de controle que manipula a vazão de vapor de modo a garantir que esse vapor saia como líquido saturado a 150 oC.

Simular Evaporador

0.009315

SIMULAÇÃODeterminar as vazões de vapor (W6) e de evaporado (W5), a vazão (W4) e a concentração do concentrado (x14), caso o evaporador, com os mesmos 124 m2 de área de projeto, fosse alimentado com 50.000 kg/h de solução e não mais com 37.345 kg/h. O evaporador é dotado de um sistema de controle que manipula a vazão de vapor de modo a garantir que esse vapor saia como líquido saturado a 150 oC.

DIMENSIONAMENTO DO PROCESSO

1,080 59,969 80 228,10114 25.0 30.0 9 30.0

12362 120

13 1036,345 36345

36,345 80.025.0

59,969 228,10111 15.0 8 15.0

1537,42525.0 5

37,5450.003225.012037,425

25 r = 0.6011,860 3

1 5k = 4

7100,0000.0020 8,61525.0 150.020099,800 2 99,880

0.0008 4Parâmetros Físicos ("default") 25.0

W14 (kg/h) = W12 (kg/h) = W9 (kg/h) =T14 (oC) = T12 (oC) = T9 (oC) =

Ar (m2) = Ac (m2) =

W10 (kg/h) =W13 (kg/h) = T10 (oC) =

T13 (oC) =W11 (kg/h) = W8 (kg/h) =

T11 (oC) = T8 (oC) =W5 (kg/h) =

W15 (kg/h) = T5 (oC) =T15 (oC) =

W3 (kg/h) =x13 =

T3 (oC) =f13 (kg/h) = Te (oC) =f23 (kg/h) =

Td (oC) = Vd (L) =t (min) =

W1 (kg/h) =x11 = W7 (kg/h) = W6 (kg/h) =

T1 (oC) = T7 (oC) =f11 (kg/h) =f31 (kg/h) = W2 (kg/h) = W4 (kg/h) =

x12 = x14 =T2 (oC) = T4 (oC) =

Dimensionar Processo

0.44 800.45 99,800

11.272

0.88341

500500100

94.14

505

Cp1 (kcal/kg oC) f12 (kg/h) = f14 (kg/h) =Cp2 l (kcal/kg oC) f32 (kg/h) = f24 (kg/h) =Cp3 (kcal/kg oC)r1 (kg/l)r2 (kg/l)r3 (kg/l)Ue(kcal / h m2 oC) Uc (kcal / h m2 oC) Ur (kcal / h m2 oC) l2 (kcal/kg)

l3 (kcal/kg)

Determinar as dimensões dos equipamentos, as vazões de vapor, de água e de benzeno, necessários para recuperar 60% do ácido benzóico presente em 100.000 kg/h de uma solução aquosa a 0,20% e a 25 oC. A temperatura de operação do decantador deve ser de 25 oC e o tempo de residência de 5 minutos. O evaporador opera à pressão atmosférica (Te = 80 oC) e deve concentrar a solução até 10% de ácido benzóico. O vapor se encontra a 150 oC e o condensado deve sair como líquido saturado. O benzeno deve deixar o condensador também como líquido saturado. A água se encontra a 15 oC e deve ser aquecida no máximo até 30 oC no condensador e no resfriador.

DIMENSIONAMENTO DO PROCESSO

36,34580.0

80.0

124

6

8,615150.0

1,2000.100080.0

Ae (m2) =

W6 (kg/h) =T6 (oC) =

1201,080

Determinar as dimensões dos equipamentos, as vazões de vapor, de água e de benzeno, necessários para recuperar 60% do ácido benzóico presente em 100.000 kg/h de uma solução aquosa a 0,20% e a 25 oC. A temperatura de operação do decantador deve ser de 25 oC e o tempo de residência de 5 minutos. O evaporador opera à pressão atmosférica (Te = 80 oC) e deve concentrar a solução até 10% de ácido benzóico. O vapor se encontra a 150 oC e o condensado deve sair como líquido saturado. O benzeno deve deixar o condensador também como líquido saturado. A água se encontra a 15 oC e deve ser aquecida no máximo até 30 oC no condensador e no resfriador.

SIMULAÇÃO DO PROCESSO

1,080 59,969 64,92014 25.0 30.0 9 67.7

12362 120

13 1036,342 36345

36,342 80.025.0

59,969 64,92011 15.0 8 15.0

15 Erro Relativo = 9.4E-0837,42225.0

37,5560.0036 525.013337,422

25.0 r = 0.5611,860 3

1 4.4k = 4.00

7120,0000.0020 8,61525.0 150.0240119,760 2 119,867

0.0009 4Parâmetros Físicos ("default") 25.0

W14 (kg/h) = W12 (kg/h) = W9 (kg/h) =T14 (oC) = T12 (oC) = T9 (oC) =

Ar (m2) = Ac (m2) =

W10 (kg/h) =W13 (kg/h) = T10 (oC) =

T13 (oC) =W11 (kg/h) = W8 (kg/h) = W5a (kg/h) =

T11 (oC) = T8 (oC) =

W15 (kg/h) =T15 (oC) = W5c (kg/h) =

W3 (kg/h) =x13 = T5 (oC) =

T3 (oC) =f13 (kg/h) = Te (oC) =f23 (kg/h) =

Td (oC) = Vd (L) =t (min) =

W1 (kg/h) =x11 = W7 (kg/h) = W6 (kg/h) =

T1 (oC) = T7 (oC) =f11 (kg/h) =f31 (kg/h) = W2 (kg/h) = W4 (kg/h) =

x12 = x14 =T2 (oC) = T4 (oC) =

Promover Iteração

0.44 1070.45 119,760

11.272

0.88341

500500100

94.14

505

Cp1 (kcal/kg oC) f12 (kg/h) = f14 (kg/h) =Cp2 l (kcal/kg oC) f32 (kg/h) = f24 (kg/h) =Cp3 (kcal/kg oC)r1 (kg/l)r2 (kg/l)r3 (kg/l)Ue(kcal / h m2 oC) Uc (kcal / h m2 oC) Ur (kcal / h m2 oC) l2 (kcal/kg)

l3 (kcal/kg)

Determinar:(a) as vazões, as temperaturas e as concentrações das correntes intermediárias e de saída; (b) as vazões de entrada de vapor no evaporador (W6) e de água no condensador (W8); (c) a temperatura e o tempo de residência no decantador. O procedimento é modular iterativo e a variável de abertura é W5.Ao se Iniciar a simulação, os valores "default" das Variáveis Especificadas e de W5a são restaurados, podendo ser modificados pelo usuário antes de se promover as Iterações. A cada iteração o Erro Relativo é calculado e apresentado. O procedimento pode ser interrompido ou reiniciado quando o usuário estiver satisfeito com o seu valor..

SIMULAÇÃO DO PROCESSO

36,342

16

36,342 80.0

80.0

124.305

6

8,615150.0

1,2130.109980

Ae(m2) =

W6 (kg/h) =T6 (oC) =

1331,080

Determinar:(a) as vazões, as temperaturas e as concentrações das correntes intermediárias e de saída; (b) as vazões de entrada de vapor no evaporador (W6) e de água no condensador (W8); (c) a temperatura e o tempo de residência no decantador. O procedimento é modular iterativo e a variável de abertura é W5.Ao se Iniciar a simulação, os valores "default" das Variáveis Especificadas e de W5a são restaurados, podendo ser modificados pelo usuário antes de se promover as Iterações. A cada iteração o Erro Relativo é calculado e apresentado. O procedimento pode ser interrompido ou reiniciado quando o usuário estiver satisfeito com o seu valor..

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO

89 1,15914 25.0 39.0

1213

13 10

1,12525.0

1,15911 15.0

151,21425.0

25531

1 5k = 4

5,0000.004025.0204,980 2

Parâmetros Físicos ("default")0.440.45

11.272

0.88341 Custos

500 0.9700500 0.0220100 0.00005

94.14 0.0015505 8,640

W14 (kg/h) = W12 (kg/h) =T14 (oC) = T12 (oC) =

Ar (m2) =

W10 (kg/h) =W13 (kg/h) = T10 (oC) =

T13 (oC) =W11 (kg/h) =

T11 (oC) =

W15 (kg/h) =T15 (oC) =

W3 (kg/h) =

f13 (kg/h) =f23 (kg/h) =

Td (oC) = Vd (L) =t (min) =

W1 (kg/h) =x11 =

T1 (oC) =f11 (kg/h) =f31 (kg/h) = W2 (kg/h) =

x12 =T2 (oC) =

Cp1 (kcal/kg oC) f12 (kg/h) =Cp2 l (kcal/kg oC) f32 (kg/h) =Cp3 (kcal/kg oC)r1 (kg/l)r2 (kg/l)r3 (kg/l)Ue(kcal / h m2 oC) p1 ($/kg)Uc (kcal / h m2 oC) p2 ($/kg)Ur (kcal / h m2 oC) p3 ($/kg)l2 (kcal/kg) pv ($/kg)l3 (kcal/kg) fo (h/a)

Iniciar Otimização

Executar

OTIMIZAÇÃO DO PROCESSO

Receita 82,760 273866.5 155931.192,245 ISBL 76,198 155931.2

9 62.2 Cutil 23,156

LE 8,9446 Iterações 113

1125.384380.0

2,2458 15.0

1,125 080.0

5 1,224 0.008125.010 80.01,214

r = 0.493

4

7 6

270 150.0 150.0

4,990 990.0020 4 0.100025.0 80.010 104,980 89

Investimentom

Decantador 240 1,136.0 0.66Evaporador 26,300 6.1 0.67

Condensador 1,350 4.6 0.48Resfriador 1,350 4.6 0.48

Bomba 1,300 10.0 0.68

Fatores (ISBL) 3 1 1

W9 (kg/h) =T9 (oC) =

Ac (m2) =

W8 (kg/h) =T8 (oC) =

W5 (kg/h) =T5 (oC) =

W3 (kg/h) =x13 =

T3 (oC) =f13 (kg/h) = Te (oC) =f23 (kg/h) =

Ae (m2) =

W7 (kg/h) = W6 (kg/h) =T7 (oC) = T6 (oC) =

W4 (kg/h) =x14 =

T4 (oC) =f14 (kg/h) =f24 (kg/h) =

Ib Qb

fL fD fT

Determinar as dimensões dos equipamentos, as vazões de vapor, de água e de benzeno, necessários para recuperar o ácido benzóico presente em 100.000 kg/h de uma solução aquosa a 0,20% e a 25 oC. A temperatura de operação do decantador deve ser de 25 oC e o tempo de residência de 5 minutos. O evaporador opera à pressão atmosférica (Te = 80 oC) e deve concentrar a solução até 10% de ácido benzóico. O vapor se encontra a 150 oC e o condensado deve sair como líquido saturado. O benzeno deve deixar o condensador também como líquido saturado. A água se encontra a 15 oC . Variáveis de Projeto: r, T9 e T12.

Determinar as dimensões dos equipamentos, as vazões de vapor, de água e de benzeno, necessários para recuperar o ácido benzóico presente em 100.000 kg/h de uma solução aquosa a 0,20% e a 25 oC. A temperatura de operação do decantador deve ser de 25 oC e o tempo de residência de 5 minutos. O evaporador opera à pressão atmosférica (Te = 80 oC) e deve concentrar a solução até 10% de ácido benzóico. O vapor se encontra a 150 oC e o condensado deve sair como líquido saturado. O benzeno deve deixar o condensador também como líquido saturado. A água se encontra a 15 oC . Variáveis de Projeto: r, T9 e T12.