Prova Eng. de Processos UFRJ

8/19/2019 Prova Eng. de Processos UFRJ

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EQE 489 ENGENHARIA DE PROCESSOS Prof. PerlingeiroP02 24 FEV 201

Q!ES"#O 1

Grandes empresas do setor industrial com atuação no Brasil, como por exemplo: Petrobras,Vale, CSN, Chevron, entre outras. Buscam ormas inteli!entes para contratação de empresasde en!enharia, monta!em e construção para reali"ação de novos empreendimentos: reinarias,plataormas, terminais portu#rios, minas, etc. Nesse cen#rio, $ual seria sua su!estão paramodelo de contratação de um !rande empreendimento %&PC ou B''() de orma a otimi"ar C*P&+ e 'P&+ EPC - &n!ineerin!, Procurement and Construction$OO" Build '/n 'perate (ranser




Q!ES"#O 2

Considere a tabela de oportunidades apresentada abaixo, obtida de um processo h0drico comtr1s operaç2es e um contaminante representativo. ' processo disp2e de uma onte externa de

#!ua limpa %a 3 ppm).

'peração C4N,5*+ %ppm) C'6(,5*+ %ppm) 7m %8!9h) 3 ;3 << =3 33 <> ;3 ?=3 ,

%i) @etermine a $uantidade m0nima de #!ua necess#ria da onte externa. Austii$ue todas asetapas.

%ii) Proponha uma rede de #!uas $ue satisaça esta condição. Austii$ue todas as etapas.

Calculando as va"2es de cada operação:

<.333 !9h 9 %;3 3) D <= t9h< <.333 !9h 9 %33 =3) D < ?3 t9h> .33 !9h 9 %?=3 ;3) D > >3 t9h

& aplicando o @ia!rama de ontes de E!ua aos dados do problema:

Fuantidade m0nima da onte externa: 4 %&' %a 3 ppm)

<= t9h1

2

3

3 =3 ;3 33 ?=3

%.<=3 !9h) %=3)

%.<33) %;33)

%3.=33)

<=

= =

H H

=

<=

H H

<?

2

5

4

0

30

Vazão

(t/h)

Concentração

(ppm)Fonte

externa

Fontes

internas

%H33)

?H t9h ?H t9h ?H t9h >3 t9h




Iede de #!uas:

() Q!ES"#O *44 +,*-( in,/ Considere, na tabela abaixo, $ue as correntes Q1 e Q2 seJamos eluentes dos sistemas de reação R1 e R2 e $ue as as correntes F1 e F2 seJam asalimentaç2es desses sistemas, respectivamente. Considere, tambKm, as inormaç2es da tabeladas 6tilidades.

*), determine o consumo9custo m#ximo e m0nimo de utilidades. 4ndi$ue os c#lculos eetuados epreencha as tabelas abaixo com o resultado.

!%ili)e Cono 35io Cono 36nio7 7g&' 7 7g&'

V)or H3 .>LH >3 H<,=:g) <3 >.3>? ;3 >.??;

35io 36nioC%o *;&), >3.L;; <.<H=

!%ili)eV)or :g)

(e: <=3 oC (e: >3 oC(s: <=3 oC (s: =3 oC %m#x)

λ: 3,?; 8Mh98! Cp: 3,33H 8Mh98! oC

cv: 3,33= 98! ca: 3,3333= 98!

Corren%e C7&oC

"ooC

"O<

Q1 ; <33 >3Q2 < =3 3F1 ?3 L3F2 ? ;3 H3

In%er=)lo R7>1

7Ofer%)

7De)n)

7S)lo

71 3 <?3 <3 >32 >3 H3 <<3 > (0 in<'( 3 <33 ;3 <34 <3 ;3 H3 ?3- ?3 ?3 3 ;3

<= t9h

;3 ppm

33 ppm

@

?H t9h

3 ppm

3 ppm

<= t9h

1 5

;3 ppm

?3 t9h

=3 ppm

= t9h

3 ppm

33 ppm

H t9h

33 ppm

<? t9h

2 @

?3 t9h

5

3

H t9h

>3 t9h >3 t9h

3 ppm

?=3 ppm




*), apresente o fl5ogr)) <ole%o de duas redes de trocadores de calor !eradas pelomKtodo heur0stico: uma utili"ando o critKrio RPS *Q3"O 5 F3"O, e a outra o critKrio PD para aseleção dos pares de correntes. Não K necess#rio calcular $ual$uer custo neste item.

*<, obtenha duas redes estruturalmente vi"inhas O IPS acima, uma invertendo e outradividindo a corrente Q1. Compare o Custo de 6tilidades das tr1s redes.

Q1

Q2

20

0 19

0

10

0

F1

F2

15

0

23

0

17

09

0

9

07

0

22

0

16014

0

8

06

0

13

0 12

0

24

0

25

0

4

0 30

1

2

3

4

5

3

pinch

<33 =H,>

<

;3

><,=

>3

L3

IPS

<

?3

F

>

?>

>H

=3

H3

3

>3

=3

<=3

<=3

F< ?3

<33 =H,>

H3

<

;3

L?

>3

>

<>=3

>3

=3

<;3

L3 ?H

P@

<

F

F<




' Cutil da rede por IPS K menor. * rede obtida por divisão tem necess#riamente o mesmoCutil.

*e, complete a tabela abaixo com os Custos e comente comparativamente os mesmos.

4? Q!ES"#O *(- in, *(-+,/ @urante a !eração do luxo!rama de um determinadoprocesso, o eluente do reator apresentou as va"2es da tabela abaixo, na $ual aparecem asvolatilidades relativas adJacentes dos componentes da mistura. @esenvolva um sistema para a

REDE C<) *;&), C%il *;&), C" *;&),RPS <.?3L =.<== .H>?PD <.=H? >.?<L =.L=

=3 3

F<

>3

=3

= <33=<

;3

H3H3

L3

>3

<=3

<

?3

F

>3=3

<=3

=3

>

?

F

<33 >3

(< ?,=

(> L3

?3

L3

< ;3

><,=

x 3,H

<

>

?>

>H

=3

H3

3

>3

=3

<=3

<=3

F<

Por inversão: Cutil >.?;> 9a

Por divisão:Cutil =.<== 9a %mesma IPS)




separação completa desses componentes, por destilação simples, por cada um dos mKtodosestudados:

*), 'er6%i<o *6ni<e e ier@o ))i5o,/

Coluna : I 3,=< : F 3,<= : V 3,=< : V< 3,<= : V> 3,<=.Ie!ra : QC@9&RColuna <: QC9@RColuna >: Q&9RSolB@o elo 3%oo Her6%i<o/ CD&EF C&D e )r)lelo E&F. C%o 1(.41( ;&)

*, e=ol%i=o/

luxo!rama %$)e/ solução heur0stica): CD&EF C&D E&F C%o 1(.41( ;&) luxo!rama < %Vi"inho ): QC9@&R Q@9&R Q&9R: C%o 12.1- ;&)luxo!rama > %Vi"inho <): QC@&9R QC@9&R QC9@R: Custo H.<?H 9a' luxo!rama < K a nova base.

luxo!rama ? %Vi"inho do luxo!rama <): QC9@&R Q@&9R Q@9&R: Custo <.><? 9aN@o 'o=e <eo n) %en%)%i=) e rogre@o ) )r%ir o Fl5ogr)) 2 Je fi<) eno) olB@o elo 3%oo E=ol%i=o / QC9@&R Q@9&R Q&9R: C%o 12.1- ;&)

*<, RorigoKSe)er/

QC9@&R %.=)%.=) Q@9&R %=.333) %H.=) Q&9R %H.333) %<.=) *rieiro lii%e erior, Q@&9R %H.HH)

Q@9&R %?.=33)%<.><?) %ultrapassou o limite superior)

QC@9&R %.333) %.333) QC9@R %?>) em paralelo Q&9R %H.333) %>.?>) %ultrapassou o limite superior)

QC@&9R %L.>>>)%L.>>>) QC9@&R %.3?) %3.?3) Q@9&R %?.=33) %?.L3) %ultrapassou o limite superior)

$<) en<err))/ ) olB@o elo 3%oo e RorigoKSe)er QC9@&R Q@9&R Q&9R:C%o 12.1- ;&).

*, al!uma das soluç2es apresentadas K a Ttima Austii$ue.

* solução obtida por Iodri!oUSeader K a Ttima por$ue varre todo o espaço das soluç2es,

apesar de não completar a$uelas $ue, durante a sua monta!em, J# se mostram ineriores.

*e, $uantas se$u1ncias de colunas de destilação comp2em o espaço de soluç2es para aseparação completa dos componentes desta mistura

Pela expressão conhecida e ornecida, para C ? e P , resulta N =.

SL3$OMO VA#O7gol&'

αs COM!NA AMI3EN"A#O C%o;&)no

C ?33 <,< %C9@&) .=D 33 ,<3 < %C@9&) .333




E ;33 ,= > %C@&9) L.>>>F 33 ? %C9@&) .3?

Mere%e = %C@9&) H.=33I αm 9 α5 H %@9&) =.333

F xm 9 x5 %@&9) H.HHV 5in %-F,I) ; %C9@) ?>V< 5in %F,-I) L %@9&) ?.=33V> 5in %F,I) 3 %&9) H.333

NC

C CP

C

[ !

( ! !

2( 1)]

1)

1

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