Universidade Federal de So CarlosCentro de Cincias Exatas e de TecnologiaDepartamento de Engenharia Qumica101044-A - Termodinmica para Engenharia Qumica 1 1 AvaliaoProf. Paulo W. Tardioli 07/10/2014

Universidade Federal de So CarlosCentro de Cincias Exatas e de TecnologiaDepartamento de Engenharia Qumica101044-A - Termodinmica para Engenharia Qumica 1 2 AvaliaoProf. Paulo W. Tardioli 02/12/2014

Processo de Liquefao Simples

Figura 1. Processo de liquefao do metano (produo de GNL gs natural liquefeito).

Deseja-se produzir gs natural liquefeito (GNL), o qual pode ser considerado metano puro, a partir de uma corrente do gs a 1 bar e 280 K (ponto 1, Fig. 1). O metano deixa o resfriador a 100 bar e 210 K (ponto 3, Fig. 1). O tambor de flash adiabtico e opera a 1 bar. Pode-se assumir que o compressor opera reversivelmente e adiabaticamente. Entretanto, devido grande variao de presso, usado um compressor de trs estgios com resfriamento entre os estgios. O primeiro estgio comprime o gs de 1 a 5 bar, o segundo de 5 a 25 bar e o terceiro de 25 a 100 bar. Entre cada estgio o gs resfriado isobaricamente a 280 K.1. Calcule o trabalho requerido pelo compressor para cada quilograma de metano.2. Calcule as fraes de vapor e lquido das correntes 5 e 6 do tambor de flash (Fig. 1) e o trabalho requerido pelo compressor para cada quilograma de GNL produzido.3. Estime a entropia gerada pelo escoamento de 1 kg/s de metano atravs da vlvula de expanso usando as propriedades termodinmicas do metano dadas pelo diagrama P vs H (Fig. 2.4-2) e compare com o valor obtido pelo uso da Equao de Estado de van der Waals.4. Se a vlvula de expanso for substituda por uma turbina operando reversivelmente e adiabaticamente, quanto trabalho poderia ser obtido pelo escoamento de 1 kg/s de metano?

Dados:Propriedades crticas do metano: Tc = 190, 6 K; Pc = 45,99 bar; Zc = 0,286; vc = 98,6 cm3/mol; = 0,012; Tn = 111,4 K; massa molar = 16,043 g/molConstante universal dos gases ideais: R = 83,14 cm3 bar/mol K = 8,314 J/mol KTransformao de unidades: 1 bar = 100 kPa; 1 J = 10 cm3 bar

Capacidade calorfica do metano no estado de gs ideal (presso zero): , onde T est em Kelvin e cP em J/mol.K.

Equao de Estado de van der Waals (EDE vDw): ; Propriedades residuais:

Propriedades residuais usando EDE vDw:

Clculo de Propriedades Termodinmicas

Entalpia de vaporizao:

(Equao de Riedel)Pc a presso crtica em barTn a temperatura absoluta do ponto normal de ebulioTr,n a temperatura reduzida a TnAs unidades de hlv, R e Tn devem ser escolhidas de modo que hlv/RTn seja adimensional.

(Equao de Watson)Entropia de vaporizao

Boa sorte!Pgina 1 de 12Pgina 2 de 2