problemas extrator e soluções

7/24/2019 Problemas Extrator e Soluções

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PROBLEMAS SOBRE EXTRATORES

Dimensionamento, Simulação, Otimização

e Análise de Sensibilidade

EQE !" E#$E#%AR&A DE PRO'ESSOS

P(o)* Pe(lin+ei(o

- de a+osto de .//!

Re)e(0n1ia2 ENGENHARIA DE PROCESSOSCarlos Augusto G. PerlingeiroEditora Edgard Blücher, !!"

Pro#le$as Pro%ostos &.' a &.'! e ".' a ".(Pro#le$as adicionais



)$a corrente de %rocesso * constitu+da de u$a solu-o dilu+dade cido #en/0ico 3AB4 e$ gua 3A4. O cido #en/0ico %resentenesta corrente de1e ser e2tra+do %or #en/eno 3B4, resultando ascorrentes de e2trato e de ra3inado.

'O#TEXTO

4 5gB6h

ra3inado

7 5g AB65g Be2trato4 5gB6h

8 5gA6h8 5gA6h2o 5g AB65g A

9o oC

9s oC

9 oC

9 oC9 oC

2

ali$enta-o

sol1ente



Co#rir os as%ectos 3+sicos e econ:$icos $ais i$%ortantes da anlise de%rocessos utili/ando u$ %rocesso conceitual e $ate$atica$ente

si$%les.

OB5ET&6O

Pro#le$as de sensibilidade 7a(am8t(i1a 1isa$ a deter$inar os 3atores

3+sicos e econ:$icos e$ rela-o aos ;uais o e2trator * $ais sens+1el.

Os %ro#le$as de simulação 1isa$ < %re1is-o do dese$%enho dose2tratores %ara di3erentes condi=es de entrada.

3a4 u$ s0 e2trator>3b4 dois e2tratores o%erando co$ correntes cru/adas>314 dois e2tratores o%erando e$ contracorrente.

Co$o %ano de 3undo %ara os %ro#le$as de dimensionamento eotimização, considera?se a e2ist@ncia %r*1ia de dois e2tratores dedi$ens=es id@nticas e o deseo de a%enas deter$inar o a((an9o

e1onomi1amente mais :anta9oso2



Q kg/hTo

oCxo kgAB/kgA

W kgB/hTs oC Q kg/h

T oCx kgAB/kgA

rafinado

extratoW kgB/h

T oCy kgAB/kgB

solvente

alimentaçãoT oC

Extrator

1

2

W1 kgB/hTs

oCW2 kgB/hTs

oCQ kg/hTo oCxo kgAB/kgA

rafinado rafinadoalimentação

extrato extrato

Q kg/hT1 oCx1 kgAB/kgA

Q kg/hT2 oCx2 kgAB/kgA

W1 kgB/hy1 kgAB/kgB

W2 kgB/hy2 kgAB/kgB

Extratores em correntes cruzadas solvente solvente

1

2

W kgB/hTs oCy1 kgAB/kgB W kgB/h

Ts o

CQ kgA/hTo oCxo kgAB/kgA

rafinado rafinadoalimentação

extrato

Q kgA/hT1

oCx1 kgAB/kgA

Q kgA/hT2 oCx2 kgAB/kgA

W kgB/hT2 oCy2 kgAB/kgB

Extratores em contracorrentesolvente



Para ;ue a sua 3inalidade sea cu$%rida, os %ro#le$as de1e$ serresol1idos e os seus resultados inte(7(etados e 1om7a(ados .

Os %ro#le$as se encontra$ ordenados e$ n+1el de co$%le2idadecrescente, co$eando co$

3a4 a%enas u$ e2trator>

3b4 des%re/ando a solu#ilidade do #en/eno e$ gua>314 correntes de entrada co$ te$%eraturas iguais siste$a isot*r$ico

e1oluindo %ara

• considerar a solu#ilidade do #en/eno e$ gua>• correntes de entrada co$ te$%eraturas de entrada di3erentes>• siste$as co$ dois e2tratores.



6a(iá:eis 1a(a1te(;sti1as das 1o((entes

Alimentação2 1a/-o de gua 8, ra/-o $ssica de cido#en/0ico 2o e te$%eratura 9o.

Sol:ente 3Benzeno42 1a/-o 4 e te$%eratura 9s.

E<t(ato2 1a/-o de #en/eno 4 ou 4 ao se considerar asolu#ilidade do #en/eno e$ gua, ra/-o $ssica de cido#en/0ico 7 e te$%eratura 9.

Ra)inado2 1a/-o de gua 8, ra/-o $ssica de cido #en/0ico 2

4 5gB6h

ra3inado


8 5gA6h

8 5gA6h2o 5g AB65g A

9o oC

9s oC

9 oC

9 oC9 oC

2

ali$enta-o

sol1ente



Balanço mate(ial do á1ido benz=i1o2 8 2o ? 2 ? 4 7 F ! ou 4

Relação de e>uil;b(io2 7 ? 5 2 F !'onstante de e>uil;b(io2 5 ? & !,! 9 F !Balanço de ene(+ia28C% A 2o C% AB9o ? 9 4 C%B 9s ? 9 F !

Balanço mate(ial de benzeno 3s ? /42 4 ? 4 ? s8 F !@(ação (e1u7e(ada do á1ido benz=i1o no e<t(ato2 r ? 47682o F !

C% AB F !, 5cal65g oC> C%B F !," 5cal65g oC

Modelo @;si1o

E;ua=es ;ue %oder-o ser utili/adas na resolu-o dos %ro#le$as

4 5gB6h

ra3inado


8 5gA6h8 5gA6h2o 5g AB65g A9o

oC

9s oC

9 oC

9 oC9 oC

2

ali$enta-o

sol1ente



Modelo E1onmi1o

Co$o os e2tratores e2iste$, n-o h Custos deIn1esti$ento. A corrente de ali$enta-o n-o te$ 1alor co$ercial.

Lu1(o 2 F R ? C J6hRe1eita2 R F % AB 4 7 J6h

'usto O7e(a1ional2 C F %B 4 J6h

% AB F !, J65g AB%B F !,!' J65gB

4 5gB6h

ra3inado


8 5gA6h8 5gA6h2o 5g AB65g A9o

oC

9s oC

9 oC

9 oC9 oC

2

ali$enta-o

sol1ente



Modelo @;si1o

'. 8K 2o K ? 2K ? 4 7 F !

. 7 ? 5 2K F !

Balanço de &n)o(mação L F ", N F , C F , M F '

G F ! 3solução ni1a4

-* Dimensionamento

Des%re/ada a solu#ilidade do #en/eno e$ gua.Siste$a isot*r$ico 9o F 9s F 9 F " oC> 5 F .

9 oC

4 5gB6h

ra3inado

7 5g AB65g B e2trato 4 5gB6h

8K F '!.!!! 5gA6h

8K F '!.!!! 5gA6h2oKF !,! 5g AB65g A

9o oC

9s oC

9 oC

9o

C

2K F !,!!" 5gAB65g A

ali$enta-o

sol1ente



-* Dimensionamento 3Solução4


R F (! J6hC F " J6h F ? '" J6h recu%era-o a$#iciosa

i$ites econ:$icos F ! ⇒ !,!!(" Q 2 Q !,! !,( Q r Q '

9 oC

4 F ."!! 5gB6h

ra3inado

7 F !,!5g AB65g Be2trato 4 F ."!! 5gB6h

8K F '!.!!! 5gA6h

8K F '!.!!! 5gA6h

2oKF !,! 5g AB65g A

9o oC

9s oC

9o

C9 oC

2K F !,!!" 5gAB65g A

ali$enta-o

sol1ente

r F !,"



!,!!( !,!! !,!'! !,!' !,!' !,!'( !,!' !,!! !,!!

'!

!

&!

!

"!

(!

,R,CJ6a

2 5gAB65g A

C

R

2o F!, !'''

o F '",(

*

imites f!si"o e e"on#mi"o



Modelo @;si1o

'. 8K 2o K ? 2K ? 4 7 F !

. 7 ? 5 2K F !

Balanço de &n)o(mação L F ", N F , C F , M F '

G F ! 3solução ni1a4

-*. Dimensionamento


9 oC

4 5gB6h

ra3inado

7 5g AB65g B e2trato 4 5gB6h

8K F '!.!!! 5gA6h

8K F '!.!!! 5gA6h2oKF !,! 5g AB65g A

9o oC

9s oC

9 oC

9o

C

2K F !,!! 5gAB65g A

ali$enta-o

sol1ente

r F !,(!



-*. Dimensionamento 3Solução4


R F J6hC F &," J6h

F '!," J6h

9 oC

4 F &."! 5gB6h

ra3inado

7 F !,!&5g AB65g Br F !,(!

e2trato 4 F &."! 5gB6h

8K F '!.!!! 5gA6h8K F '!.!!! 5gA6h2oKF !,! 5g AB65g A

9o oC

9s oC

9 oC9

o

C

2K F !,!! 5gAB65g A

ali$enta-o

sol1ente



!,!!( !,!! !,!'! !,!' !,!' !,!'( !,!' !,!! !,!!

'!

!

&!

!

"!

(!

,R,CJ6a

2 5gAB65g A

C

R

2o F!, !'''

o F '",(

*

imites f!si"o e e"on#mi"o



Modelo Físico1$ Q* %xo* & x' & W* y ( )

2$ y & k x ( )

Balanço de Informação ( +, - ( 2, C ( ., ( )

0 ( ) (solução única)

3.3 Simulação (considerar diersas com!inaç"es de Q, xo e W'$esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

T oC

W* ( :$12+ kgB/h

rafinado

y kg AB/kg B ;extrato W ( :$12+ kgB/h

Q* ( 1)$1)) kgA/hxo*( ),)22 kg AB/kg A

To oC

Ts oC

T oC

Q ( 1)$1)) kgA/h

To

C

x kgAB/kg A;

alimentação

solvente



3.3 Simulação (Solução)$esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

Q ( 1)$1))xo ( ),)2W ( .$<+)x ( ),))=)+y ( ),).22r ( ),+>=? ( :=,.C ( .<,+

( 1),=

Q ( 1)$)))xo ( ),)22W ( .$<+)x ( ),))==y ( ),).+2r ( ),@)? ( +2,=C ( .<,+

( 1+,.

Q ( 1)$)))xo ( ),)2W ( :$12+x ( ),))<++y ( ),).)2r ( ),@2? ( :>,=C ( :1,.

( =,+

Q ( 1)$1))xo ( ),)22W ( :$12+x ( ),))=.+y ( ),)..:r ( ),@2? ( ++,1C ( :1,2

( 1.,>

#ro!lema 3.$

x% & ''' (r & '*)y ( ),).2W ( .$<+)? ( :=C ( .<,+ ( 1),+

W* ( :$12+ kgB/h

rafinado

extratoT oC

y kg AB/kg B ;W ( :$12+ kgB/h

Q* ( 1)$1)) kgA/hxo*( ),)22 kg AB/kg A

To oC

Ts oC

T oC

Q ( 1)$1)) kgA/h

T oCx kgAB/kg A ;

alimentação

solvente



Modelo Físico1$ Q* %xo * & x*' & W y ( )2$ y & k x* ( )

.$ W & W & s Q* ( )

Balanço de Informação ( @, - ( ., C ( 2, ( 1


3.+ ,imensionamentoConsiderar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

T oC

W kgB/h ;

rafinado

y kg AB/kg B ;extrato W kgB/h ;

Q* ( 1)$))) kgA/hxo*( ),)2 kg AB/kg A

To oC

Ts oC

T oC

Q* ( 1)$))) kgA/h

To

C

x* ( ),))= kgAB/kg A

alimentação

solvente

s ( ),)))< kgB/kgA

r ( ),@)



3.+ ,imensionamento (Solução)Considerar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a s ( ),)))< kgB/kgA$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

? ( := D/hC ( .<,@ D/h

( 1),: D/h %red4ção de 1E'$

#ro!lema 3.$x% & ''' (r & '*)y ( ),).2W ( .$<+)? ( :=C ( .<,+

( 1),+

Solu!ilidade des-rezíel

T oC

W ( .$<+< kgB/h

rafinado

y kg AB/kg Bextrato W ( .$<+) kgB/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo*( ),)2 kg AB/kg A

To oC

Ts oC

T oC

s Q* ( < kgB/h

To

C

x* ( ),))= kgAB/kg A

alimentação

solvente

r ( ),@)



Modelo Físico1$ Q* %xo* & x*' & W y ( )2$ y & k x* ( ).$ k & %. F ),): T' ( )

:$ Q*%CA F xo* CAB'%To* & T' F W CB %Ts* & T' ( )

Balanço de Informação ( >, - ( :, C ( :, ( 1 0 ( ) (solução única)

3./ ,imensionamentoesre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes

T oC

W kgB/h ;

rafinado

y kg AB/kg B ;extrato W kgB/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo*( ),)2 kg AB/kg A

To* ( 2+ oC

Ts* ( .) oC

T

o

C ;

Q* ( 1)$))) kgA/h

T oCx* ( ),))= kgAB/kg A

alimentação

solvente

k ( k%T'

r ( ),@)

3 / ,i i (S l ã )



3./ ,imensionamento (Solução)esre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes

k ( :,).? ( := D/hC ( .<,. D/h ( 1),< D/h

r ( ),@)

0!seração so!re $/12 arredondando ara T (2+,<, res4ltaria W ( .$@+) e y ( k x não fe"haria

"om Q*%xo* & x*' ( 12)

#ro!lema 3.$x% & ''' (r & '*)y ( ),).2W ( .$<+)? ( :=C ( .<,+

( 1),+

T ( 2+,<1oC

W ( .$<2= kgB/h

rafinado

y ( ),).2 kg AB/kg BextratoW ( .$<2= kgB/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo*( ),)2 kg AB/kg A

To* ( 2+ oCTs* ( .) oC

T( 2+,<1 oC

Q* ( 1)$))) kgA/h

T ( 2+,<1 oCx* ( ),))= kgAB/kg A

alimentação

solvente

k ( k%T'

r ( ),@)

3 * Si l ã ( )



Modelo Físico1$ Q* %xo * & x' & W* y ( )2$ y & k x ( ).$ k & %. F ),): T' ( )

:$ Q*%CA F xo* CAB'%To* & T' F W* CB %Ts* & T' ( )

Balanço de Informação ( >, - ( :, C ( +, ( ) 0 ( ) (solução única)

3.* Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada)esre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes k ( k%T'$

T oC

W* ( :$1)) kgB/h

rafinado


Q* ( 1)$1)) kgA/hxo*( ),)22 kg AB/kg A

To* ( 2= oC

Ts* ( .. oC

T oC ;

Q kgA/h

T

o

C

x kgAB/kg A ;

alimentação

solvente

3 * Si l ã ( id di !i " d i i d d )



3.* Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada)esre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes$ k ( k%T'$

Q ( 1)$)))xo ( ),)2To ( 2+W ( .$<2=Ts ( ..

x ( ),))=)y ( ),).22r ( ),@)T ( 2@,1? ( :=,1

C ( .<,.(

Q ( 1)$1))xo ( ),)2To ( 2+W ( .$<2=Ts ( .)

x ( ),))=)y ( ),).2:r ( ),+>=T ( 2+,<? ( :=,.

C ( .<,.(

Q ( 1)$)))xo ( ),)22To ( 2+W ( .$<2=Ts ( .)

x ( ),))==y ( ),).+:r ( ),@)T ( 2+,<? ( +2,=

C ( .<,.(

Q ( 1)$)))xo ( ),)2To ( 2=W ( .$<2=Ts ( .)

x ( ),))<=y ( ),).2+r ( ),@)@T ( 2=,.? ( :=,+

C ( .<,.(

Q ( 1)$)))xo ( ),)2To ( 2+W ( :$1))Ts ( .)

x ( ),))<+y ( ),).):r ( ),@2.T ( 2+,=? ( :>,=

C ( :1(

#ro!lema 3./

x* ( ),))=y ( ),).2r ( ),@k ( :,).? ( :=C ( .<,.

( 1),<

W* ( :$1)) kgB/h

rafinado

extratoT oC

y kg AB/kg BW kgB/h

Q* ( 1)$1)) kgA/h

xo* ( ),)22 kg AB/kg ATo* ( 2= oC

Ts* ( .. oC

T oC

Q kgA/h

T oCx kgAB/kg A

alimentação

solvente

3 1 ,i i t



Modelo Físico1$ Q* %xo

* & x1*' & W1 y1 ( )

2$ y1 & k x1* ( )

.$ Q * %x1* & x2

*' & W2 y2 ( )

:$ y2 & k x2* ( )

Balanço de Informação ( =, - ( :, C ( 2, ( 2


3.1 ,imensionamentoesre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A

rafinado

x1* ( ),)1+ kgAB/kgA

W1

kg B/h ;

y1 kg AB/kg B ;extrato

W1 kg B/h

Q * ( 1)$))) kgA/h


W2 kg B/h

Q * ( 1)$))) kgA/hx2

* ( ),))= kgAB/kg A

W2 kg B/h ;

rafinado1 2

alimentação

3 1 ,i i t (S l ã )



3.1 ,imensionamento (Solução)esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

W ( .$)2)? ( :=C ( .),2 ( 1<,=

r ( ),@

rafinado

x1* ( ),)1+ kgAB/kg A

W1

( =..,. kg B/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A

y1 ( ),)@ kg AB/kg Bextrato

W1 ( =..,. kg B/h

Q * ( 1)$))) kgA/h

y2 ( ),).2 kg AB/kg Bextrato

W2 ( 2$1=< kg B/h

Q * ( 1)$))) kgA/hx2

* ( ),))= kgAB/kg AW2 ( 2$1=< kg B/h

rafinado1 2

#ro!lema 3.$

x1* ( ),))=

y ( ),).2W ( .$<+)? ( :=C ( .<,+ ( 1),+r ( ),@

alimentação



!,!!"

!,!'!

!,!'"

!,!!

!,!"

!,!&!

!,!&"

!

H

(

S

'!

'

'H

'(

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!,!!H

!,!!(

!,!!S

!,!'!

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!,!'H!,!'(

!,!'S

!,!!

I



!,!!"

!,!'!

!,!'"

!,!!

!,!"

!,!&!

!,!&"

!

H

(

S

'!

'

'H'(

'S

!

!,!!

!,!!H

!,!!(

!,!!S

!,!'!

!,!'

!,!'H

!,!'(

!,!'S

!,!!

,imensionamento4 % ' '2/ e % ' ''



!,!,!

(,!,!

'!

'

''(

'

!,!!" !,!'! !,!'" !,!! !,!" !,!&! !,!&"!,!!

!,!!

!,!!(

!,!!

!,!'!

!,!'

!,!'

!,!'(

!,!'

!,!!

T

T'

,imensionamento4 x2 & ''2/ e x$ & '''

21

25/



3 Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada)



3. Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada).esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$ 7ol4ção7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

rafinado

x1 kgAB/kgA ;

W1

* ( >2) kg B/h


W1 kg B/h

Q kgA/h


W2 kg B/h

Q kgA/hx2 kgAB/kgA ;

W2

* ( 2$:)) kg B/h

rafinado

Q* ( 1)$1)) kgA/hxo

*( ),)22 kg AB/kg A

Q ( 1)$1))xo ( ),)2W1 ( =..,.W2 ( 2$1=<

x1 ( ),)1+).y1 ( ),)@x2 ( ),))=y2 ( ),).2? ( :=,2

C ( .),1 ( 1=,1

Q ( 1)$)))xo ( ),)22W1 ( =..,.W2 ( 2$1=<

x1 ( ),)1@+y1 ( ),)@)x2 ( ),))=y2 ( ),).+? ( +2,<

C ( .),1 ( 22,@

Q ( 1)$)))xo ( ),)2W1 ( >2)W2 ( 2$1=<

x1 ( ),)1:@y1 ( ),)+=x2 ( ),))<=y2 ( ),).1? ( :=,<

C ( .1,) ( 1<,=

Q ( 1)$)))xo ( ),)2W1 ( =..,.W2 ( 2$:))

x1 ( ),)1+y1 ( ),)@)x2 ( ),))<@y2 ( ),).1? ( :>,:

C ( .2,. ( 1<,)

#ro!lema 3.1

W ( .$)2)? ( :=C ( .),2 ( 1<,=

r ( ),@

alimentação1 2

3 5 ,imensionamento



3.5 ,imensionamentoesre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

Modelo Físico2. Q* %xo * & x1 ' & W %y1 & y2' ( )$. Q * % x1 & x2 * ' & W y2 ( )3. y1 & k x1 ( )

+. y2 & k x2 * ( )

Balanço de Informação ( <9 - ( :9 C ( 29 ( 1


y1 kg AB/kg B ;

1 2

W kg B/h

y2 kg AB/kg B ;

W kg B/h ;

x1 kgAB/kgA ;x2 * ( ),))= kgAB/kgAQ* ( 1)$))) kgA/h

xo*( ),)2 kg AB/kg A

r ( ),@)

3 5 ,imensionamento (Solução)



3.5 ,imensionamento (Solução)esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

? ( := D/hC ( 2),@ D/h

( 2<,: D/h

Ci"lo G

#ro!lema 3.$

x1* ( ),))=y ( ),).2r ( ),@)W ( .$<+)? ( :=

C ( .<,+ ( 1),+

#ro!lema 3.1

x1* ( ),)1+ x2

* ( ),))=r ( ),@)W ( .$)2)? ( :=

C ( .@,+ ( 11 +

y1 ( ),)+=..kg AB/kg B

1 2

W ( 2$)+< kg B/h

y2 ( ),).2kg AB/kg B

W ( 2$)+< kg B/h

x1 ( ),)1:+=kgAB/kgA x2 * ( ),))= kgAB/kgAQ* ( 1)$))) kgA/h


r ( ),@)

3 2' Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada)



3.2' Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada)esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

Modelo Físico42. Q * %xo * & x1 ' & W * %y1 & y2' ( )$. Q * % x1 & x2 ' & W * y2 ( )

3. y1 & k x1 ( )& (

Balanço de Informação4 ( <9 - ( :9 C ( .9 ( )0 ( ) (solução única)

y1 kg AB/kg B ;

1 2

W * ( 2$2@) kg B/h

y2 kg AB/kg B ;

W ( 2$2@) kg B/h

x1 kgAB/kgA ;x2 kgAB/kgA ;

Q* ( 1)$1)) kgA/hxo

*( ),)22 kg AB/kg A

3 2' Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada)



3.2' Simulação (considerar diersas com!inaç"es de arieis de entrada)esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$ (Solução)7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

y1 kg AB/kg B

1 2

W * ( 2$2@) kg B/h

y2 kg AB/kg B

W ( 2$2@) kg B/h

x1 kgAB/kgAx2 kgAB/kgAQ* ( 1)$1)) kgA/h


Q ( 1)$1))xo ( ),)2W ( 2$)+<x1 ( ),)1:@

y1 ( ),)+=@x2 ( ),))=)<y2 ( ),).2.? ( :=,2C ( 2),@ ( 2<,@

r ( ),@)

Q ( 1)$)))xo ( ),)22W ( 2$)+<x1 ( ),)1@)

y1 ( ),)@:x2 ( ),))==y2 ( ),).+2? ( +=,2C ( 2),@ ( .2,2

r ( ),@)

Q ( 1)$)))xo ( ),)2W ( 2$2@)x1 ( ),)1:

y1 ( ),)+@x2 ( ),))<.+y2 ( ),)2>:? ( +),@C ( 22,@ ( 2=,)

r ( ),@.

Hro5lema .$>Q* ( 1)$)))xo

* ( ),)2W ( 2$@:.x1 ( ),)12>+y

1 ( ),)+1=

x2 ( ),))@.y2 ( ),)2+2? ( +:,=C ( 2@,: ( 2=,:

r ( ),@)



#60B7EM8S ,E 09IMI:8;<0

=8#>9?70 /

/ 2 ,imensionamento@0timização



Modelo Físico1$ Q* %xo * & x' & W y ( )

2$ y & k x ( )

Balanço de Informação ( +, - ( 2, C ( 2, ( )

0 ( 1 (otimização)

/.2 ,imensionamento@0timizaçãoesre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

T oC

W kgB/h ;

rafinado


Q ( 1)$))) kgA/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo*( ),)2 kg AB/kg A

To oC

Ts oC

T oCT oC

x kgAB/kg A ;

alimentação

solvente

/ 2 ,imensionamento@0timização (Solução)



/.2 ,imensionamento@0timização (Solução)esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

? o ( .+,. D/hCo ( 1>,< D/h

o ( 1+,@ D/h

#ro!lema 3.$x* ( ),))= %r ( ),@'W ( .$<+) kgB/h? ( := D/hC ( .<,+ D/h

( 1),+ D/h

7ol4ção anal!ti"a

-otas de A4la

T oC

Wo ( 1$><2 kgB/h

rafinado

yo ( ),)::<2 kg AB/kg Bextrato W ( 1$><2 kgB/h

Q ( 1)$))) kgA/hQ* ( 1)$))) kgA/hxo*( ),)2 kg AB/kg A

To oC

Ts oC

To

CT oC

xo ( ),)111= kgAB/kg A

alimentação

solvente



- i Is Js Ii Ji s ) ),)2 ),)2

/.$ ,imensionamento@0timização



Modelo Físico41$ Q* %x*o & x' & W y ( )2$ y & k x ( ).$ k & %. F ),): T' ( )

:$ Q*%CA F x*o CAB'%To* & T' F W CB %Ts* & T' ( )

Balanço de Informação4 ( >, - ( :, C ( :, ( ) 0 ( 1 (otimização)

/.$ ,imensionamento@0timizaçãoesre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes$ Considerar k ( k%T'$

W kg B/h ;

rafinado

y kg AB/kg B ;

extrato

x kgAB/kg A ;

W kg B/h ;

Q ( 1)$))) kgA/hTs

* ( .) oC

T oC ;

T oC ;T oC ;

To* ( 2+ oC

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A

alimentação

/.$ ,imensionamento@0timização (Solução)



/.$ ,imensionamento@0timização (Solução)esre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes$ Considerar k ( k%T'$

k o ( :,)2? o ( .+,1 D/hCo ( 1>,+ D/h

o ( 1+,@ D/h

#ro!lema 3./(A & ')

x* ( ),))=T ( 2+,< oC

k ( :,).W ( .$<2= kgB/hy ( ),).2r ( ),+>@? ( := D/hC ( .<,. D/h

( 1),< D/h

#ro!lema /.2(otim. isotrmico)k ( :x ( ),)112y ( ),)::<r ( ),::W ( 1$><2? ( .+,.

C ( 1>,< ( 1+,@

ari6vel de a5ert4ra xari6vel de roKeto T

7eção L4rea G

Wo ( 1$>:> kg B/h

rafinado

yo ( ),):+1 kg AB/kg B

extrato

xo ( ),)112kgAB/kg A

W ( 1$>:> kg B/h

Q ( 1)$))) kgA/hTs

* ( .) oC

T ( 2+,: oC

T ( 2+,: oCTo ( 2+,:oC

To* ( 2+ oC

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A

alimentação r o ( ),::

/.3 ,imensionamento@0timização



Modelo Físico41$ Q* %x*o & x' & W y ( )2$ y & k x ( ).$ k & %. F ),): T' ( )

:$ Q*%CA F x*o CAB'%To* & T' F W CB %Ts & T' ( )

Balanço de Informação4 ( >, - ( :, C ( ., ( ) 0 ( 2 (otimização)

/.3 ,imensionamento@0timizaçãoesre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes$ Considerar k ( k%T'$

W kg B/h ;

rafinado

y kg AB/kg B ;

extrato

x kgAB/kg A ;

W kg B/h ;

Q ( 1)$))) kgA/hTs

oC ;

T oC ;

T oC ;T oC ;

To* ( 2+ oC

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A

alimentação

/.3 ,imensionamento@0timização (Solução)



/.3 ,imensionamento@0timização (Solução)esre3ar a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$Temerat4ras de alimentação diferentes$ Considerar k ( k%T'$

M 4"ro não exi5e 4m m6ximo no intervalo de interesse$everia ser in"l4!do no en4n"iado 4m "4sto relativo Nvariação de Ts$

W kg B/h ;

rafinado

y kg AB/kg B ;

extrato

x kgAB/kg A ;

W kg B/h ;

Q ( 1)$))) kgA/hTs

oC ;

T oC ;

T oC ;T oC ;

To* ( 2+ oC

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A

alimentação



/.+ ,imensionamento@0timização (Solução)



/.+ ,imensionamento@0timização (Solução)esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

M ro5lema se res4me a dimensionar o extrator 1e otimi3ar o extrator 2

W ( 2$2)< kgB/h? ( :1,. D/hC ( 22 D/h ( 1>,. D/h

r ( ),+2

#ro!lema 3.1x1

* ( ),)1+ x2

* ( ),))=W ( .$)2)? ( :=C ( .@,+

( 11,+r ( ) @

#ro!lema 3.$W ( .$<+)? ( :=C ( .<,+ ( 1),+r ( ),@

rafinado

x1 * ( ),)1+ kgAB/kg AW1

o

( =..,. kg B/h

y1o ( ),)@ kg AB/kg Bextrato

W1 ( =..,. kg B/h

Q ( 1)$))) kgA/h

y2o ( ), ).=<kg AB/kg Bextrato

W2 ( 1$.<:kg B/h

Q ( 1)$))) kgA/hx2

o ( ),))>@= kgAB/kgA

W2

o ( 1$.<:

kg B/h

rafinado

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A1 2

alimentação



/./ ,imensionamento@0timização (Solução)



ç ( ç )esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

M ro5lema se res4me a otimi3ar o extrator 1e dimensionar o extrator 2

W ( 2$>@@ kgB/h? ( := D/hC ( 2>,< D/h ( 1=,. D/h

r ( ),@

#ro!lema 3.1

x1

*

( ),)1+ x2* ( ),))=

W ( .$)2)? ( :=C ( .@,+ ( 11,+

r ( ),@

#ro!lema /.+

x1*

( ),)1+W ( 2$2)< kgB/h? ( :1,. D/hC ( 22 D/h ( 1>,. D/hr ( ),+2

rafinado

x1o ( ),)111= kgAB/kg A

W1

o

( 1$><2 kg B/h

y1o ( ),):<2 kg AB/kg Bextrato

W1 ( 1$><2 kg B/h

Q ( 1)$))) kgA/h

y2o ( ), ).2kg AB/kg Bextrato

W2 ( >>.,= kgB/h

Q ( 1)$))) kgA/hx2

* ( ),))= kgAB/kgA

W2o ( >>.,= kg B/h

rafinado

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A1 2

alimentação

/.* ,imensionamento@0timização



Modelo Físico41$ Q* %xo

* & x1' & W1 y1 ( )2$ y1 & k x1 ( ).$ Q* %x1 & x2' & W2 y2 ( )

:$ y2 & k x2 ( )

Balanço de Informação4 ( =, - ( :, C ( 2, ( )

0 ( 2 (otimização)

çesre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

rafinado

x1 kgAB/kg A ;W1 kg B/h ;


W1 kg B/h ;

Q ( 1)$))) kgA/h


W2 kg B/h ;

Q ( 1)$))) kgA/hx2 kgAB/kgA ;

W2 kg B/h ;

rafinado

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A1 2

alimentação

/.* ,imensionamento@0timização (Solução)



ç ( ç )esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

rafinado

x1o ( ),)1. kgAB/kgA

W1o ( 1$1=: kg B/h

y1o ( ),)+:. kg AB/kg Bextrato

W1 ( 1$1=: kg B/h

Q ( 1)$))) kgA/h

y2o ( ),).@=kg AB/kg

extrato

W2 ( 1$1=: kg B/h

Q ( 1)$))) kgA/hx2o ( ),))>21kgAB/kgA

W2o ( 1$1=: kg B/h

rafinado

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A

W ( 2$.@=? ( :.,2 D/hC ( 2.,< D/h ( 1>,+ D/h

r ( ),+:

#ro!lema 3.1x1

* ( ),)1+ x2

* ( ),))=W ( .$)2)? ( :=C ( .@,+ ( 11,+r ( ),@

#ro!lema /.+x1

* ( ),)1+W ( 2$2)< kgB/h? ( :1,. D/hC ( 22 D/h ( 1>,. D/hr ( ),+2

#ro!lema /./x2

* ( ),))=W ( 2$>@@ kgB/h? ( := D/hC ( 2>,< D/h ( 1=,. D/hr ( ),@

alimentação1 2



#60B7EM8S 8,I=I0C8IS

3.2$ ,imensionamento



Modelo Físico1$ Q* %xo * & x' & W y ( )2$ y & k x ( ).$ r * O Wy/Qx *

Balanço de Informação ( @, - ( ., C ( 2, ( 1 0 ( ) (solução única)

esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

W kg B/h

rafinado

y kg AB/kg Bextrato

W kg B/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo

*( ),)2 kg AB/kg A x kgAB/kg AQ* ( 1)$))) kgA/h

r * ( ),@

3.2$ ,imensionamento (Solução)



( ç )esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

W kg B/h

rafinado

y kg AB/kg Bextrato

W kg B/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo


r * ( ),@

A in"l4são de r e da eP4ação . a"arretam o aare"imento de 4m "i"lo$

as o res4ltado 8 o mesmo do Hro5lema 2$

3.2$ ,imensionamento



Modelo Físico1$ Q* %xo * & x' & W y ( )2$ y & k x ( ).$ r O Wy/Qx *

Balanço de Informação ( @, - ( ., C ( 2, ( ) 0 ( 1


W kg B/h

rafinado

y kg AB/kg Bextrato

W kg B/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo


r

3.2$ ,imensionamento (Solução)



( ç )esre3ada a sol45ilidade do 5en3eno em 6g4a$7istema isot8rmi"o %To ( Ts ( T ( 2+ oC9 k ( :'$

W kg B/h

rafinado

y kg AB/kg Bextrato

W kg B/h

Q* ( 1)$))) kgA/hxo


r

A es"olha ante"iada de r "omo vari6vel de roKeto a"arreta 4m "i"lo

idnti"o ao do Hro5lema 1=$ A sol4ção seria o5tida mani4lando o valor de r$

M algoritmo de ordenação "ond43 a x "omo vari6vel de roKeto, sem"i"lo$

A sol4ção 8 a mesma do Hro5lema :$

,imensionamento@0timização




Modelo Físico42. Q * %xo * & x1 ' & W %y1 & y2' ( )$. Q * % x1 & x2 ' & W y2 ( )

3. y1 & k x1 ( )& (

Balanço de Informação4 ( <9 - ( :9 C ( 29 ( )0 ( 1 (otimização)

y1 kg AB/kg B

1 2

W kg B/h

y2 kg AB/kg B

W kg B/h

x1 kgAB/kgAx2 kgAB/kgAQ* ( 1)$))) kgA/h


problemas extrator e soluções

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