Baixe Exercicio Andrea PQ2 e outras Exercícios em PDF para Engenharia Química, somente na Docsity!
Universidade Federal de Pernambuco
Centro de Tecnologia e Geociências
Departamento de Engenharia Química
Aluna: Marcella Lucena
EXERCÍCIO DE PROCESSOS QUÍMICOS 2
- Uma solução líquida de metano (1), etano (2) e propano (3) é vaporizada através de uma válvula de expansão num separador man�do a 50°F e 200 psia. Qual a fração da corrente afluente que deixa o separador como um líquido assim como os valores das frações molares no produto de topo e de base? A composição de alimentação para cada componente é dada por z 1 =0,10; z 2 =0,20; z 3 =0,70. Os valores de K (constante de equilíbrio são dados na tabela 1. A respeito do mesmo problema, verifique o que acontece com as frações molares em ambas as fases se a pressão for aumentada para o valor de 300 psia à mesma temperatura de 50°F.
Metano(1) Etano(2) Propano(3) Composição de Alimentação 0,10 0,20 0, Valor de K 10,0 1,76 0,
- Fração da corrente de afluente que deixa o separador como líquido é L = 0,7275.
- Frações molares no produto de base: x 1 = 0,0290; x 2 = 0,1657; x 3 = 0,8054.
- Frações molares no produto de topo: y 1 = 0,2896; y 2 = 0,2916; y 3 = 0,4188.
Componentes Fração da base Fração do topo 1 0,028961 0, 2 0,165682 0, 3 0,805357 0, total 1 1
- Se a mistura de alimentação contém ainda o n-nonano(4), tendo as composições na entrada do flash agora os seguintes valores: z 1 =0,10; z 2 =0,20; z 3 =0,3; z 4 =0,4, realize os cálculos das composições em ambas as fases para as pressões de 200 psia e 300 psia à temperatura de 50°F. Estude o efeito da incorporação do n-nonano em relação ao problema idem ao anterior. Verifique também o comportamento da separação quanto à variação de pressão na solução com n-nonano.
Componente Metano(1) Etano(2) Propano(3) n-nonano(4) Composição de Alimentação 0,10 0,20 0,30 0, Valor de K 6,8 1,30 0,39 0,
Componente Metano(1) Etano(2) Propano(3) n-nonano(4) Composição de Alimentação 0,10 0,20 0,30 0, Valor de K 10,0 1,76 0,52 0,
Com isso, temos que:
Fração da corrente de afluente que deixa o separador como líquido é L = 0,9168.
Frações molares no produto de base são: x 1 = 0,0675; x 2 = 0,1951; x 3 = 0,7374.
Frações molares no produto de topo são: y 1 = 0,4587; y 2 = 0,25387; y 3 = 0,2876.
Os resultados ob�dos são mostrados na tabela abaixo.
Componente Metano Etano Propano Pressão 200psia
Valor de x 0,028961 0,165682 0, Valor de y 0,289614 0,291600 0, Pressão 300 psia
Valor de x 0,067462 0,195132 0,
Valor de y 0,458740 0,253671 0,
A variação da pressão provocou alterações significa�vas nos valores das frações molares do topo, porém o mesmo efeito não foi observado nos valores das frações molares da base. Foi observado também que ao aumentar a pressão, ob�vemos uma fração maior de líquido (de 0,727459 para 0,916841).
temperatura é man�da à 50ºF e com uma pressão de 200 psia, são fornecidos os seguintes dados:
Componente Metano (1) Etano (2) Propano (3) N-nonano (4) Composição de alimentação
Valor de K 10,00 1,76 0,52 0,
Aplicando esses valores ao algoritmo são ob�dos os seguintes resultados:
Fração da corrente de afluente que deixa o separador como líquido é L = 0,8931.
Frações molares no produto de base são: x 1 = 0,0509; x 2 = 0,1849; x 3 = 0,3162; x 4 = 0,4478.
Frações molares no produto de topo são: y 1 = 0,5097; y 2 = 0,3255; y 3 = 0,1644; y 4 = 0,0004.
Os resultados mostraram que com a inclusão de n-nonano, a fração de corrente afluente que deixa o separador como líquido é maior que sem o n-nonano à uma mesma pressão de 200 psia (de 0,727459 para 0,890398).
Sendo a temperatura ainda de 50ºF e elevando a pressão para 300 psia, são fornecidos no problema os seguintes dados:
Componente Metano (1) Etano (2) Propano (3) N-nonano (4) Composição de alimentação 0,10 0,20 0,30 0, Valor de K 6,80 1,30 0,39 0,
Os resultados ob�dos foram:
L = 0,984164.
x 1 = 0,091588; x 2 = 0,199054; x 3 = 0,302926; x 4 = 0,406432.
y 1 = 0,622795; y 2 = 0,258771; y 3 = 0,118141; y 4 = 0,000293.
Organizando os resultados ob�dos ate agora em tabelas, temos:
Pressão = 200 psia Pressão = 300 psia Componente Valor de x Valor de y Valor de x Valor de y Metano 0,050965 0,509653 0,091588 0, Etano 0,184972 0,325550 0,199054 0, Propano 0,316227 0,164438 0,302926 0, N-nonano 0,447836 0,000358 0,406432 0,
Percebe-se que a incorporação do n-nonano não alterou significamente os valores das frações molares de base, principalmente do etano e do propano, havendo um aumento na fração molar de metano e, conseqüentemente, uma diminuição no valor da fração molar de base do n-nonano, resultado que foi observado em ambas as pressões. Entretanto, considerando os resultados antes e depois da inclusão do n-nonano, verificou-se que os valores das frações molares de base de metano e etano não variaram muito, diferentemente da fração molar de propano que diminuiu. Ao observar o comportamento das frações molares de topo com a inclusão do n-nonano, verificou-se que a fração molar deste no topo é muito pequena (tanto em 200 quanto em 300 psia), por esta razão as frações molares dos outros componentes no topo não diferem por valores muito altos. Também foi verificado que com o n- nonano e com uma pressão de 300 psia, foi ob�da uma fração da corrente afluente como líquido ainda maior (L = 0,984164) do que na pressão de 200 psia após o separador. Nesse úl�mo caso, viu-se que após o separador é ob�do pouco vapor (V = 1
- 0,984164 = 0,015836), ou seja ≈ 1,6% da corrente afluente que deixa o separador. Esse aumento na fração de líquido entre as duas pressões também foi observado antes da incorporação do n-nonano.
Para obtenção desses resultados, u�lizamos o programa Pascal. O algoritmo elaborado segue abaixo:
Program pq ; var sum1, sum2, A, B, D, fL, dfL, fract, tol, F2, L, T, S: real; n, i: integer; z, k, x, y: array [1..5] of real;
function modulo (A:real):real; begin if A<0 then A:=-A else A:=A ; modulo:= A; end;
Begin
write ('Informe o número de componentes: '); read (n);
for i:=1 to n do begin write ('Informe o valor de z para o componente ',i,': '); read (z[i]); write ('Informe o valor de k para o componente ',i,': '); read (k[i]); end;
write ('Informe um chute para L: '); read (L);
repeat begin sum1:=0; sum2:=0;
for i:=1 to n do begin
