11-12 2S Teste 2

PROCESSOS DE ENGENHARIA DE QUÍMICA E BIOLÓGICA I
Mestrado Integrado em Engenharia Biológica
Semestre Alternativo
2º Teste
31 de Maio de 2012
PROBLEMA 1 (14,5 valores)
Considere o processo simplificado de produção do formaldeído (HCHO) por oxidação catalítica do
metanol (CH3OH) com ar. O metanol fresco é misturado com um reciclado e alimentado ao reactor, onde
se dá a seguinte reacção:
CH3OH + ½ O2
→ HCHO + H2O
ocorrendo simultaneamente uma reacção secundária, com formação de ácido fórmico (HCOOH).
CH3OH + O2
→ HCOOH + H2O
A conversão do metanol é de 65% sendo o rendimento no reactor de 55% e o excesso de ar de 47,5%.
Os produtos da reacção são lavados, à pressão atmosférica e à temperatura de 50ºC, numa torre onde a
água solubiliza todo o ácido fórmico, grande parte do formaldeído e do metanol. Os gases que abandonam
a torre estão saturados de vapor de água.
Na coluna de stripping remove-se todo o formaldeído presente na corrente
➆, sendo a corrente líquida
reciclada após sofrer purga (fracção de purga de 0,59).
Para uma base à escolha estabeleça o balanço de massas a todo o processo.
N2
- 74,9%
O2
HCHO
CH3OH – 1,5%
H2O
Gases
⑤
③ Ar
⑥
Torre de
①
②
Reactor
④
CH3OH
Lavagem
50ºC
H2O
⑦
HCHO
⑧
Coluna
de
Stripping
11
⑨
⑩
H2O
HCOOH – 9,2%
CH3OH
PROCESSOS DE ENGENHARIA DE QUÍMICA E BIOLÓGICA I sa, 2ª teste 2011/2012
PROBLEMA 2 (5,5 valores)
Acetona contida numa solução composta por fenol, cumeno (40%) e acetona (10%) é removida por
extracção líquido-líquido num único andar de equilíbrio, utilizando como fase extracto água contendo
0,5% de acetona (todas as %s indicadas são mássicas).
Tendo em consideração que o fenol e o cumeno são completamente miscíveis entre si e que a mistura
(fenol + cumeno) é totalmente imiscível com a água, calcular o volume de fase extracto utilizado por
cada 100 kg de fase refinado processada.
Dados: - Densidade do solvente refinado = 0,89 kg/L
- Coeficiente de partição da acetona: K = Y/X = 8,5 (X e Y em kg de soluto/ L de solvente)
- Rendimento de extracção = 85%
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