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exercicio simulação, Exercícios de Engenharia Química

exercicio de simulação

Tipologia: Exercícios

Antes de 2010

Compartilhado em 25/04/2010

sylvio-soares-2
sylvio-soares-2 🇧🇷

4.6

(12)

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EQW-111: Introdução aos Processos Químicos
Trabalho Computacional: 2002/1
A produção de um produto C é realizada através de um processo químico baseado na
seguinte transformação:
A + 2 B C + D
O subproduto D não possui valor comercial, devendo ser enviado para a estação de
tratamento de efluentes do processo.
O fluxograma do processo está apresentado na figura abaixo (os aquecedores e resfriadores
presentes na planta não estão representados, pois não são importantes para o balanço material):
Dados do processo:
As correntes de matéria-prima são a corrente (1) contendo A puro e a corrente (2) com B puro. A
vazão da corrente (1) é de 100 kmol/h.
Um sistema de controle automático garante que a vazão da corrente (2) seja tal que na carga de
alimentação do reator (3), o componente B esteja 10 % em excesso em relação ao componente A.
A conversão verificada no reator R-101 é de 80 %.
A corrente efluente do reator (4) é alimentada no vaso de “flash” D-101. Este vaso promove a
separação da mistura resultante na corrente (5) contendo todos os produtos formados na reação e na
corrente (9) contendo os reagentes que não reagiram.
A corrente (5) é alimentada no vaso D-103. A corrente (6) que sai deste tanque alimenta a coluna
de destilação T-101.
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R-101
T-101
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D-103
D-101
D-102
5
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EQW-111: Introdução aos Processos Químicos

Trabalho Computacional: 2002/

A produção de um produto C é realizada através de um processo químico baseado na seguinte transformação:

A + 2 B → C + D

O subproduto D não possui valor comercial, devendo ser enviado para a estação de tratamento de efluentes do processo.

O fluxograma do processo está apresentado na figura abaixo (os aquecedores e resfriadores presentes na planta não estão representados, pois não são importantes para o balanço material):

Dados do processo:

  • As correntes de matéria-prima são a corrente (1) contendo A puro e a corrente (2) com B puro. A vazão da corrente (1) é de 100 kmol/h.
  • Um sistema de controle automático garante que a vazão da corrente (2) seja tal que na carga de alimentação do reator (3), o componente B esteja 10 % em excesso em relação ao componente A.
  • A conversão verificada no reator R-101 é de 80 %.
  • A corrente efluente do reator (4) é alimentada no vaso de “flash” D-101. Este vaso promove a separação da mistura resultante na corrente (5) contendo todos os produtos formados na reação e na corrente (9) contendo os reagentes que não reagiram.
  • A corrente (5) é alimentada no vaso D-103. A corrente (6) que sai deste tanque alimenta a coluna de destilação T-101.

R-

T-

R-

D-

D-

D-

  • A coluna de destilação T-101 efetua a separação da mistura. A recuperação do produto C na corrente de fundo da coluna (7) é de 97 %, enquanto a recuperação do componente D na corrente de topo da coluna (8) é de 99 %. Observação: Definimos a recuperação de um componente em uma certa corrente como a razão entre a quantidade do componente que sai nesta corrente pela quantidade de componente que entra no equipamento.
  • A corrente (9) alimenta o reator R-102 para tentar aproveitar a matéria-prima que não reagiu. Neste reator verifica-se uma conversão de 50 %.
  • A corrente efluente deste reator (10) é alimentada no vaso de “flash” D-102. Este vaso separa os produtos da reação na corrente (12) que é enviada para o tanque D-103 e os reagente remanescentes saem na corrente (11).

Objetivando uma análise do desempenho do processo e buscando realizar alterações operacionais para a otimização da sua operação, seu gerente na fábrica solicitou o desenvolvimento da primeira versão de um programa simplificado para a simulação do processo. Este programa deverá permitir ao grupo de engenheiros da planta industrial propor diferentes valores para os parâmetros atuais de processo e verificar o resultado obtido nestas alterações.

Tarefas:

a) Apresentar as equações que descrevem os balanços materiais no processo.

b) Desenvolver o programa que receba do usuário as seguintes informações:

  • Valor da corrente de entrada do processo (kmol/h);
  • Excesso do componente B na carga do reator (%);
  • Conversão no reator R-101 (%);
  • Recuperação do produto C na corrente de fundo (%);
  • Recuperação do componente D na corrente de topo (%);
  • Conversão no reator R-102 (%);

Como resultado, o programa deve fornecer as seguintes informações para todas as correntes do processo:

  • Valor da vazão total (kmol/h);
  • Valores das vazões de cada componente (kmol/h);
  • Percentagens molares relativas à composição da corrente (%);

c) Aplicar o programa desenvolvido em relação aos dados do processo indicados no texto.

Material a ser entregue para a correção do trabalho:

  • Apresentação de todos os balanços materiais indicados no item a em uma folha;
  • Disquete contendo todos os programas do Matlab desenvolvidos (.m);
  • Impressão das listagens dos programas;
  • Impressão dos resultados gerados pelo programa no item c;