1

I (3.0 val.)

O FCC (Fluid Catalytic Cracking) é uma unidade chave na Indústria de Refinação de

Petróleos.

a) Represente o esquema da unidade, salientando a presença de duas operações em sistemas

multifásicos. (1 v)

b) Ao contrário do que é habitual a formação de coque sobre as partículas é fundamental.

Justifique. (1 v)

c) Indique os valores aproximados para as áreas por unidade de volume e a área específica

das partículas do catalisador habitualmente utilizado. (1 v)

II (3.0 val.)

a) Considere uma partícula de massa m e diâmetro D animada de uma velocidade u num

dado instante, segundo uma direcção que faz um ângulo αααα com a horizontal. Deduza a

componente da equação de movimento na direcção do eixo dos x. (1,5 v)

b) Considere uma partícula esférica de massa e diâmetro D em movimento descendente. A equação de movimento é

)/1(gy/D

5.1fÿ

SS

2 ρρ−+ρρ−= ɺ

Deduza a expressão que lhe permite calcular o tempo que demora a atingir 80% da sua velocidade terminal. (1.5 v)

D E P A R T A M E N T O D E E N G E N H A R I A Q U Í M I C A E B I O L Ó G I C A

O p e r a ç õ e s e m S i s t e m a s M u l t i f á s i c o s Exame de Época Especial – 18 de Setembro de 2006

Responder em folhas separadas: I / II / III / IV/V

2

III (4.0 val.)

a) Explique porque é que a velocidade aparente de sedimentação de uma suspensão

concentrada, num recipiente finito, difere da velocidade terminal das partículas constituintes

e estabeleça a correlação geral que existe entre as duas velocidades. (1.5 val.)

b) Sem ser por classificação, diga como poderia obter o diâmetro correspondente à

partícula de superfície média de um conjunto de dimensão não uniforme se o conjunto dessas

mesmas partículas constituísse o enchimento de um leito poroso. (1.5 val.)

c) Caso se utilize a elutriação para determinar o diâmetro correspondente à partícula de

superfície média do mesmo sistema da questão anterior, será que os dois valores obtidos são

coincidentes? Justifique. (1.0 v)

IV (5.0 val.)

Considere uma amostra de partículas aproximadamente esféricas com a seguinte distribuição

granulométrica (x(% mássica), dp(mm)):

2.5 50

30 300

p

p

x d

m d mµ µ= +

< <

Elutriou-se a referida amostra usando três tubos e um caudal de ar de 360 L/h.

a) Calcule a área específica da amostra. (1.0 val.)

b) Calcule o diâmetro mínimo das partículas retidas em cada tubo. (3.0 val)

c) Calcule a fracção mássica de finos existentes na amostra elutriada. (1.0 val)

Dados:

diâmetros internos dos tubos do elutriador: 2,50 cm; 1,75 cm; 1,00 cm

3 32650 / 1,2 / 0,0183

120.22

Re

s ar arkg m kg m cP

f

ρ ρ µ= = =

= +

3

V (5.0 val.)

Uma suspensão com 20 g de carbonato de cálcio por L de água é filtrada num filtro de vácuo

laboratorial, cuja área de filtração é 30 cm2. A filtração processa-se a pressão constante,

sendo o vácuo aplicado de 670 mm Hg. O volume de filtrado obtido ao longo do tempo está

indicado no quadro seguinte:

Tempo (s) 46,8 82,2 183 322 508

Volume de filtrado (mL) 280 380 580 780 980

a) Determine a resistência específica do bolo de filtração.

b) Determine a resistência do meio filtrante.

Outros dados:

ρCaCO3 =2,7 g cm-3; εbolo=0,72; µH2O

=1 cP; ρH2O

=1 g cm-3; ρHg

=13,6 g cm-3; 1 mm H2O=9,8 Pa

( )2

dt wV Ve

dV PA

µα= +∆

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