Exercícios Resolvidos de Colunas Especiais

Ver Teoria

Enunciado

A unidade de separação foi projetada para separar, a 1 atm, uma solução aquosa de etanol com 32 %   m o l a r de etanol. A vazão de carga é de 1000   k g m o l e s / h , líquida subresfriada condensando um mol de vapor para cada quatro moles no prato de alimentação. Esta coluna está equipada com condensador parcial e usa vapor de arraste. O produto de topo deve ter 75   %   m o l a r de etanol e o produto de fundo 10 %   m o l a r . Deve-se assumir vazões molares constantes. O vapor é vapor d’água puro saturado. Determine:

  1. Razão de Refluxo Mínima

Dado o diagrama de equilíbrio:

Passo 1

Em exercícios de coluna de destilação, a primeira etapa é desenhar a coluna de destilação, indicando as informações relevantes dadas no enunciado.

A questão pede que seja calculada a Razão de Refluxo Mínima. Para isso, vamos precisar utilizar o gráfico dado e forçar Pinch na reta q da nossa carga, que é líquida subresfriada.

Então, vamos determinar nossa reta q para esse caso e depois marcar tudo que temos no nosso gráfico 😊

Passo 2

Vamos determinar nossa reta q !! A equação dessa reta é dada por:

y = q q - 1 x - z f q - 1

Onde q = V a z ã o   d e   L í q u i d o   a b a i x o   d a   e n t r a d a   d a   c a r g a - V a z ã o   d e   L í q u i d o   a c i m a   d a   e n t r a d a   d a   c a r g a V a z ã o   d a   C a r g a

Portanto, podemos calcular q e a inclinação sabendo que:

V a z ã o   d e   L í q u i d o   a c i m a   d a   e n t r a d a   d a   c a r g a = x

V a z ã o   d e   L í q u i d o   a b a i x o   d a   e n t r a d a   d a   c a r g a = 1000 + 1000 4 + x

V a z ã o   d a   C a r g a = 1000

Substituindo nas fórmulas, temos que:

q = 1000 + 1000 4 + x - x 1000 = 1,25

i n c l i n a ç ã o =   q q - 1 = 1,25 0,25 = 5

Com essa inclinação devemos traçar um gráfico partindo do ponto de carga e traçar a reta de operação, partindo de x D para determinar a interseção com o eixo y . Lembrando que i n c l i n a ç ã o = ∆ y ∆ x .

Vemos que a interseção com o eixo y foi 0,45 . Esse valor será utilizado para determinar a Razão de Refluxo Mínima.

1 R R + 1 ∙ x d = 0,45

1 R R + 1 ∙ 0,75 = 0,45

R R m í n i m a = 0,67

Resposta

R R m í n i m a = 0,67