ESTUDO DE CASO

Você acabou de ser contratado para dar continuidade ao desenvolvimento e implantação de um processo em uma grande indústria química. O processo será basicamente a produção do composto c a partir da reação dos componentes a e b, subprodutos desta indústria. A reação entre a e b, que possuem mesma massa molecular, é uma reação endotérmica e ocorre em fase líquida a 24 °C, obedecendo a seguinte estequiometria:

a + b → c ∆Hreação = 40 kJ/(kg de c formado)

O diagrama do processo a ser implantado está representado abaixo.

Os componentes a e b estão estocados nos tanques T1 e T2 respectivamente. Depois de misturados em temperatura ambiente a corrente resultante (4) é misturada com uma corrente de reciclo (14) e alimentada no reator (corrente 5). Na reação, todo componente b presente no reator é consumido. A saída do reator (corrente 6) é então misturada com um solvente (componente d), proveniente do tanque de estocagem T3 e da saída do reciclo proveniente da coluna de destilação C, e alimentada no decantador D (corrente 7). Os componentes d e a são totalmente imiscíveis e o componente c particiona preferencialmente para fase rica no componente d seguindo para a destilação (correntes 8 e 9). A fase de fundo do decantador, rica no componente a, é reciclada para o reator (corrente 14). Na destilação os componentes c e d são separados, a corrente mais pesada, rica em d (corrente 13) é reciclada para a entrada do decantador. A corrente 11 é a corrente de produto do processo. As concentrações das correntes de entrada e saída do processo, bem como as correntes da coluna de destilação estão descritas na tabela abaixo

O processo será montado em um terreno em desnível, a entrada do misturador M2 deverá ficar a 30 metros acima da saída do decantador D. Sabendo que na saída do decantador a pressão é 1. 10⁵ e a velocidade e da corrente é desprezível e que na entrada do misturador a pressão deve ser 2. 10⁵ Pa e a velocidade 10 m/s. Calcule a potência de uma bomba que possa suprir as condições de projeto. Utilize uma eficiência de 60% para este equipamento e considere que não existe perda de energia devido à fricção entre o fluido e as paredes e que a vazão mássica é igual a 3 kg/s.

Dados:
g = 10 m/s²; massa específica média da mistura da corrente 14, ρ = 1000 kg/m³

ESTUDO DE CASO

Você acabou de ser contratado para dar continuidade ao desenvolvimento e implantação de um processo em uma grande indústria química. O processo será basicamente a produção do composto c a partir da reação dos componentes a e b, subprodutos desta indústria. A reação entre a e b, que possuem mesma massa molecular, é uma reação endotérmica e ocorre em fase líquida a 24 °C, obedecendo a seguinte estequiometria:

a + b → c ∆Hreação = 40 kJ/(kg de c formado)

O diagrama do processo a ser implantado está representado abaixo.

Os componentes a e b estão estocados nos tanques T1 e T2 respectivamente. Depois de misturados em temperatura ambiente a corrente resultante (4) é misturada com uma corrente de reciclo (14) e alimentada no reator (corrente 5). Na reação, todo componente b presente no reator é consumido. A saída do reator (corrente 6) é então misturada com um solvente (componente d), proveniente do tanque de estocagem T3 e da saída do reciclo proveniente da coluna de destilação C, e alimentada no decantador D (corrente 7). Os componentes d e a são totalmente imiscíveis e o componente c particiona preferencialmente para fase rica no componente d seguindo para a destilação (correntes 8 e 9). A fase de fundo do decantador, rica no componente a, é reciclada para o reator (corrente 14). Na destilação os componentes c e d são separados, a corrente mais pesada, rica em d (corrente 13) é reciclada para a entrada do decantador. A corrente 11 é a corrente de produto do processo. As concentrações das correntes de entrada e saída do processo, bem como as correntes da coluna de destilação estão descritas na tabela abaixo

O trocador Tr1 é do tipo casco e tubo (com uma passagem no casco e uma nos tubos) e deve ser projetado para assegurar que a corrente 9 (alimentação de coluna C) esteja em sua a temperatura de bolha (72 °C). A vazão mássica de projeto da corrente 8, que está a 24 °C, é de 1,35 Kg/s. Se fluido de aquecimento é uma corrente de vapor saturado a 100 °C e que deixa o equipamento com uma parte de corrente líquida (equilíbrio líquido-vapor). Calcule a área de troca térmica necessária para atender as especificações do projeto, sabendo que o coeficiente de troca térmica (U) é igual a 750 W/(m2°C).

Dados:
e = 2,7; capacidade calorífica média da mistura das correntes 8 e 9, c = 4.200 J/(kg°C).

ESTUDO DE CASO

Você acabou de ser contratado para dar continuidade ao desenvolvimento e implantação de um processo em uma grande indústria química. O processo será basicamente a produção do composto c a partir da reação dos componentes a e b, subprodutos desta indústria. A reação entre a e b, que possuem mesma massa molecular, é uma reação endotérmica e ocorre em fase líquida a 24 °C, obedecendo a seguinte estequiometria:

a + b → c ∆Hreação = 40 kJ/(kg de c formado)

O diagrama do processo a ser implantado está representado abaixo.

Os componentes a e b estão estocados nos tanques T1 e T2 respectivamente. Depois de misturados em temperatura ambiente a corrente resultante (4) é misturada com uma corrente de reciclo (14) e alimentada no reator (corrente 5). Na reação, todo componente b presente no reator é consumido. A saída do reator (corrente 6) é então misturada com um solvente (componente d), proveniente do tanque de estocagem T3 e da saída do reciclo proveniente da coluna de destilação C, e alimentada no decantador D (corrente 7). Os componentes d e a são totalmente imiscíveis e o componente c particiona preferencialmente para fase rica no componente d seguindo para a destilação (correntes 8 e 9). A fase de fundo do decantador, rica no componente a, é reciclada para o reator (corrente 14). Na destilação os componentes c e d são separados, a corrente mais pesada, rica em d (corrente 13) é reciclada para a entrada do decantador. A corrente 11 é a corrente de produto do processo. As concentrações das correntes de entrada e saída do processo, bem como as correntes da coluna de destilação estão descritas na tabela abaixo

Será necessário instalar uma bomba para transportar o solvente "d" até o misturador M3. Sabendo que este trecho de tubulação tem 40 metros de comprimento, 0,08 metros de diâmetro e duas válvulas (V1 e V2) cujos coeficientes de perda de carga são 1,3 e 0,5, determine a perda de carga devido ao atrito neste trecho de tubulação. A velocidade de escoamento, segundo o projeto, deverá ser 4 m/s e o fator do atrito de fanning (f) estimado para estas condições é 0,0056.

Dados: g = 10m/s²

ESTUDO DE CASO

Você acabou de ser contratado para dar continuidade ao desenvolvimento e implantação de um processo em uma grande indústria química. O processo será basicamente a produção do composto c a partir da reação dos componentes a e b, subprodutos desta indústria. A reação entre a e b, que possuem mesma massa molecular, é uma reação endotérmica e ocorre em fase líquida a 24 °C, obedecendo a seguinte estequiometria:

a + b → c ∆Hreação = 40 kJ/(kg de c formado)

O diagrama do processo a ser implantado está representado abaixo.

Os componentes a e b estão estocados nos tanques T1 e T2 respectivamente. Depois de misturados em temperatura ambiente a corrente resultante (4) é misturada com uma corrente de reciclo (14) e alimentada no reator (corrente 5). Na reação, todo componente b presente no reator é consumido. A saída do reator (corrente 6) é então misturada com um solvente (componente d), proveniente do tanque de estocagem T3 e da saída do reciclo proveniente da coluna de destilação C, e alimentada no decantador D (corrente 7). Os componentes d e a são totalmente imiscíveis e o componente c particiona preferencialmente para fase rica no componente d seguindo para a destilação (correntes 8 e 9). A fase de fundo do decantador, rica no componente a, é reciclada para o reator (corrente 14). Na destilação os componentes c e d são separados, a corrente mais pesada, rica em d (corrente 13) é reciclada para a entrada do decantador. A corrente 11 é a corrente de produto do processo. As concentrações das correntes de entrada e saída do processo, bem como as correntes da coluna de destilação estão descritas na tabela abaixo

Considere que as tubulações onde serão transportadas as correntes 1, 2 e 3 em temperatura constante de 20 °C, deverão ter diâmetros diferentes. Com base nas características do escoamento e propriedades dos fluidos "a", "b" e "d". Os regimes de escoamento nas tubulações que transpor-tarão as correntes 1, 2 e 3 são, respectivamente: