Plan1

MODELAGEM E SIMULAO DE PROCESSOS - PROCESSO DE SEPARAO DE CIDO BENZICO

EQUAES DO MODELO

EXTRATOREVAPORADOR1Balano Material do cido Benzcof11 = f12 + f139Balano Material do cido Benzicof13 = f142Balano Material do BenzenoW15 = f2310Balano Material do Benzenof23 = f24 + W53Balano Material da guaf31 = f3211Balano Material do VaporW6 = W74Relao de Equilbrio Lquido-Lquidok = (f13/f12) / (f23/f32)12Balano de Energia na Corrente de VaporW6 . 3 = Qe5Balano de Energia(f11.Cp1 + f31.Cp3).(T1-T2) = (W15.Cp21).(T15-T2)13Equilbrio Trmico no EvaporadorT4 - T5 = 06Equilbrio Trmico no DecantadorT2 - T3 = 014Balano Energia na Corrente de ProcessoQe = (f13.Cp1+f23.Cp21).(T5-T3)+W5.27Equao de Dimensionamentot = Vd / (f11/1 + W15/2 + f31/3)15Equao de DimensionamentoQe = Ue . Ae . e8Frao Recuperada de c. Benzicor = f13/f1116Definio Diferena de Temperatura (e)e = T6 - T5

CONDENSADORRESFRIADOR17Balano Material da guaW8 = W923Balano Material da guaW11 = W1218Balano Material do BenzenoW5 = W1024Balano Material do BenzenoW10 = W1319Balano Energia Corrente de guaQc = W8.Cp3.(T9-T8)25Balano Energia na Corrente de guaQr = W11.Cp3.(T12-T11)20Balano Energia Corrente de BenzenoQc = W5.226Balano Energia na Corrente BenzenoQr = W10.Cp2l.(T10-T13)21Equao de DimensionamentoQc = Uc . Ac . c27Equao de DimensionamentoQr = Ur . Ar . r22Definio do T Mdio Logartimico (c)c = [(T5-T9)-(T10-T8)]/ln[(T5-T9)/(T10-T8)]28Definio do T Mdio Logartimico (r)r = [(T10-T12)-(T13-T11)]/ln[(T10-T12)/(T13-T11)]

MISTURADORVAZES TOTAIS E VAZES MSSICAS29Balano MaterialW13 + W14 = W1531Vazo Total na Corrente 1f11 + f31 = W130Balano de EnergiaW13.(T15-T13) = W14.(T15-T14)32Frao Mssica na Corrente 1f11 = X11.W133Vazo Total na Corrente 4W4 = f14 + f2434Frao Mssica na Corrente 4f14 = X14.W4

PARMETROS FSICOS E COEFICIENTES TCNICOS RELATIVOS AO PROCESSO

Coeficiente Global de Transferncia de Calor do EvaporadorUe kcal/h.m.C500Coeficiente Global de Transferncia de Calor do CondensadorUckcal/h.m.C500Coeficiente Global de Transferncia de Calor do ResfriadorUrkcal/h.m.C100Calor Latente de Vaporizao do Benzeno2Kcal/kg94.14Calor Latente de Condensao do Vapor3kcal/kg505Capacidade Calorfica do cido BenzicoCp1kcal/kg.C0.44Capacidade Calorfica do Benzeno-LquidoCp2lkcal/kg.C0.45Capacidade Calorfica do Benzeno-VaporCp2gkcal/kg.C0.28Capacidade Calorfica da guaCp3kcal/kg.C1Densidade do cido Benzico1kg/l1.272Densidade do Benzeno2kg/l0.8834Densidade da gua3kg/l1Coeficiente de Distribuio k(kgAB/kgB)/(kgAB/kgH2O)4

CONDIES CONHECIDAS PARA O DIMENSIONAMENTO DO PROCESSO

Vazo Mssica Total da AlimentaoW1kg/hW1Frao Mssica do Soluto na AlimentaoX11kg-soluto/kg-soluo0.002Temperatura da Corrente de AlimentaoT1C25Temperatura do Vapor Saturado no EvaporadorT6C150Temperatura da gua de Resfriamento no CondensadorT8C15Temperatura da gua de Resfriamento no ResfriadorT11C15Temperatura do Benzeno de ReposioT14C25

METAS PARA O DIMENSIONAMENTO DO PROCESSO

Tempo de Residncia no Decantadors300Frao Recuperada de cido Benzico no Extratorr-0.60Temperatura de Operao do ExtratorT2C25Temperatura do Vapor Condensado no EvaporadorT7C150Temperatura do Benzeno Evaporado (1 atm)T5C80Temperatura de Sada da gua no CondensadorT9C30Temperatura do Benzeno Condensado (1 atm)T10C80Temperatura de Sada da gua no ResfriadorT12C30Frao Mssica do Soluto no Produto Finalr1kg-soluto/kg-soluo0.10

EQUAES ORDENADAS PARA DIMENSIONAMENTO E SIMULAO DO PROCESSO

6Equilbrio Trmico no DecantadorT3 = T213Equilbrio Trmico no EvaporadorT4 = T516Definio Diferena de Temperatura (e)e = T6 - T522Definio do T Mdio Logartimico (c)c = [(T5-T9)-(T10-T8)]/ln[(T5-T9)/(T10-T8)]32Frao Mssica na Corrente 1f11 = X11.W18Frao Recuperada de c. Benzicor = f13/f11 --> f13 = r . f1131Vazo Total na Corrente 1f11 + f31 = W11Balano Material do cido Benzcof11 = f12 + f139Balano Material do cido Benzicof13 = f143Balano Material da guaf31 = f324Relao de Equilbrio Lquido-Lquidok = (f13/f12) / (f23/f32)34Frao Mssica na Corrente 4f14 = X14.W42Balano Material do BenzenoW15 = f2333Vazo Total na Corrente 4W4 = f14 + f245Balano de EnergiaT15 = T2 - (f11.Cp1 + f31.Cp3)(T1-T2)/(W15.Cp2l)7Equao de DimensionamentoVd = . (f11/1 + W15/2 + f31/3)10Balano Material do BenzenoW5 = f23 - f2414Balano Energia na Corrente de ProcessoQe = (f13.Cp1+f23.Cp2l).(T5-T3)+W5.218Balano Material do BenzenoW10 = W520Balano Energia Corrente de BenzenoQc = W5.212Balano de Energia na Corrente de VaporW6 = Qe/ 3 (W6 = Qe/(3 +Cp3.(T6-T7))15Equao de DimensionamentoAe = Qe /( Ue . e)24Balano Material do BenzenoW13 = W1019Balano Energia Corrente de guaW8 = Qc / (Cp3.(T9 -T8))21Equao de DimensionamentoAc = Qc / (Uc . c)11Balano Material do VaporW7 = W629Balano MaterialW14 = W15 - W1317Balano Material da guaW9 = W830Balano de EnergiaT13 = T15 + W14 . (T15-T14)/W1326Balano Energia na Corrente BenzenoQr = W10.Cp2l.(T10-T13)28Definio do T Mdio Logartimico (r)r = [(T10-T12)-(T13-T11)]/ln[(T10-T12)/(T13-T11)]25Balano Energia na Corrente de guaW11 = Qr / (Cp3.(T12-T11))27Equao de DimensionamentoAr = Qr/(Ur . r)23Balano Material da guaW12 = W11

DIMENSIONAMENTO E SIMULAO DO PROCESSO

W141080kg/hT1425CDTMLW1259969kg/hDTMLW9228101kg/h25T1230C57.2T930C

W1036345kg/hW536345kg/hT1080CT580CW1336345kg/h T1325CCalor Qr899538.75kcal/hCalor Qc3,421,518kcal/hrea Ar362mrea Ac120mW1159969kg/hW8228101kg/hT1115CT815CCalor QeW1537425kg/h4,350,691kcal/hT1525Cr = f1,3/f1,1 f1,3 = r x f1,1rea Aek = (f13/f12) / (f23/f32) W337545kg/h124mf2,3 = (r x f1,1) x f3,2 / (k x f1,2)X1,30.0031961646kg-soluto/kg-sol.f1,3120kg-soluto/hX2,30.9968038354kg-benz./kg-sol.W68615kg/hf2,337425kg-benz./hT6150CW1100000kg/hT325CW78615X1,10.002kg-soluto/kg-soluoT7150f1,1200kg-soluto/hV11.9m r0.60kg-soluto/kg.sol.X3,10.998kg-gua/kg-soluot300s W299880kg/hT480Cf3,199800kg-gua/hX1,20.0008009612kg-soluto/kg-soluo W41200kg/hT125Cf1,280kg-soluto/hX1,40.10kg-soluto/kg-soluoX3,20.9991990388kg-gua/kg-soluof1,4120kg-soluto/hf3,299800kg-gua/hX2,40.9kg-gua/kg-soluoT225Cf2,41080kg-gua/h

OPO -1 --> Adicionar um 2o. Estgio de Extrator Decantador, sendo o aceito retornado alimentao do 1o. Estgio.Neste caso a frao de cido benzico recuperado ser de rG=0,80.

OPO -2 --> Utilizar o extrato em substituio a gua, como lquido refrigerante no condensador.

OPO -3 --> Utilizar a gua do refinado como parte do lquido refrigerante do condensador ou do resfriador.

OPO -4 --> Utilizar o condensado limpo do evaporador para aquecer o extrato antes de entrar no evaporador.

OPO-5 --> Utilizar o produto cido benzico para aquecer o extrato antes de entrar no evaporador.

EXTRATOR : constitudo por uma bomba centrfuga, de potncia 20 HP, e de um tanque decantador devolume Vd. Recebe a soluo diluda de alimentao (1) e o solvente Benzeno (15).O rafinado (2), constitudo da soluo aquosa esgotada, descartado, enquanto o extrato (3),contendo benzeno e cido benzico, enviado ao evaporador. desprezada a solubilidade do benzeno em gua.

EVAPORADOR : do tipo pelcula descendente, com uma rea de troca trmica Ae (m). Recebe o extrato (3)do extrator e vapor do processo (6). A soluo concentrada (4) enviada para seu processa-mento final para comercializao, enquanto o benzeno evaporado (5) retorna ao processo.O evaporador dispe de um sistema de controle que atua sobre a vazo de vapor, garantindoque o vapor de aquecimento saia como lquido saturado.

CONDENSADOR : do tipo casco-e-tubo, operando em contracorrente, com uma rea de troca trmica Ac (m).Deve levar o benzeno evaporadorado (5) at lquido saturado (10), utilizando gua de res-friamento (8). Tambm dispe de um sistema de controle que atua sobre a vazo de alimen-tao da gua, garantindo a sada do benzeno como lquido saturado.

RESFRIADOR :Tambm do tipo casco-e-tubo, com operao em contracorrente. Deve resfriar o benzenolquido saturado (10) at uma temperatura pr-especificada.

CONDENSADORRESFRIADOREXTRATORDECANTADOREVAPORADORBOMBAMIXMIXReposioBenzenoAlimentaoc.Benzico+ guaguaguaExtratoRefinadoguaProdutoc.BenzicoVaporBenzenoBenzenoCondensadoCONDENSADORRESFRIADOREXTRATORDECANTADOREVAPORADORBOMBAMIXMIXReposioBenzenoAlimentaoc.Benzico+ guaguaguaExtratoRefinadoguaProdutoc.BenzicoVaporBenzenoBenzenoCondensado

Plan2

Plan3