Exercícios Resolvidos de Balanço de Massa e Razão de Refluxo

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Enunciado

Uma coluna de destilação recebe uma carga com 40 % moles de pentano e 60 %   moles de hexano. A vazão molar da carga é de 2500   l b m o l e s / h a temperatura de 30 ° C . Um destilado com 99,9 % molar de C5 é desejado. O condensador total é usado. O produto de fundo deixa o refervedor com 99,8   %   molar de n-hexano. Determine a vazão do produto de topo e do produto de fundo.

Passo 1

Essa é uma questão que pede para calcularmos a vazão do produto de topo e de fundo, ou seja, B e D . Para fazermos isso, vamos precisar calcular o balanço de massa global e por componente.

Repara que colocamos um refervedor parcial, pois a questão diz que o produto B sai direto do nosso refervedor, então significa que no refervedor está saindo tanto esse líquido (que é o produto) quanto o vapor (que retorna para a coluna).

Além disso, se você reparar, colocamos já no desenho as frações de pentano e hexano em cada corrente, pois a soma das frações tem que dar 1 ou 100 % .

Passo 2

Próxima etapa vai ser montar nossas equações de balanço de massa.

Para o balanço global precisamos lembrar que a vazão de tudo que entra é igual a vazão de tudo que sai.

F = D + B

2500 = D + B

Já o balanço de massa por componente:

F . z i = D . x d i + B . x b i

Substituindo os valores que já temos, obtemos que:

2500.0,4 = D . 0,999 + B . 0,002

Repara que usamos as composição do pentano, mas tanto faz... No final, o resultado tem que ser o mesmo.

Assim, nós temos duas equações e duas incógnitas. Portanto, podemos resolver através de um sisteminha de equações.

2500 = D + B 1000 = 0,999 D + 0,002 B

Multiplicando a primeira equação por - 0,002 :

- 5 = - 0,002 D - 0,002 B 1000 = 0,999 D + 0,002 B

Somando as duas equações:

995 = 0,997 D

E aí vamos encontrar que:

D = 997,99   l b m o l / h

B = 1502,01   l b m o l / h

Resposta

D = 997,99   l b m o l / h

B = 1502,01   l b m o l / h