Exercícios Resolvidos de Eficiência de O’ Cornell e Murphree

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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 e considerar a Razão de Refluxo Operacional igual a 3. O vapor é vapor d’água puro saturado.

Nessas condições e considerando 100 %   de eficiência, o diagrama de equilíbrio com os estágios operacionais possui o seguinte formato:

Considerando que a eficiência de Murphree na fase vapor é de apenas 60 % , determine o número de estágios necessários.

Passo 1

A questão pede para calcularmos o número de estágios necessários quando a eficiência de Murphree na fase vapor for 60 % .

Para isso, precisamos traçar novamente a nossa curva de equilíbrio, mas considerando que a altura da fase vapor é 60 % da altura original.

Como a fase vapor está representada pelo eixo y , vertical, então marcamos na figura a seguir 60 %   da altura original e vamos retraçar a curva com a linha pontilhada preta.

A linha pontilhada preta é, portanto, a nossa curva de equilíbrio considerando nossa nova eficiência.

Passo 2

Agora que temos uma nova curva de equilíbrio, precisaremos retraçar os estágios, seguindo as mesmas regrinhas de antes. Começaremos de x D , quando passar da reta de carga, trocaremos de curva de operação e seguiremos traçando estágios até chegar a x B .

Na figura acima, os novos estágios estão representados em rosa. Contando os estágios, vemos que são 10 estágios, o que é bem maior que o número de estágios considerando a eficiência de 100 % .

Resposta

10 estágios.