Exercícios Resolvidos de Equação de Flash

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Enunciado

Uma mistura binária contendo 50% molar de A e 50% molar de B é separada por destilação em flash a 300   K e 1   a t m . Considere o diagrama de equilíbrio de fases desta mistura a 1   a t m , mostrado abaixo.

Quais são as frações molares de A na corrente líquida e na corrente vapor ( x a e y a , respectivamente) e qual a razão entre a taxa da corrente de vapor e a taxa da corrente de alimentação( V / F )?

Passo 1

Pra resolver essa questão, a primeira coisa que precisamos fazer é localizar qual fase está em cada parte do gráfico!

Nós sabemos que nas temperaturas maiores temos vapor e nas menores temos líquido. E dentro do nosso “envelope” temos uma mistura de líquido e vapor em equilíbrio!

Passo 2

Para resolver a primeira parte da pergunta e determinar as composições da fase líquida e vapor, precisamos achar o ponto no gráfico da nossa carga (temos temperatura e composição).

Marquei esse ponto com uma estrela, tá?

Passo 3

A próxima coisa que precisamos fazer é determinar a composição do líquido e do vapor. Para isso vamos olhar na isoterma que traçamos em 300   K , ou seja, na linha com temperatura constante que fizemos, em que composição ela toca a curva do líquido e em que composição ela toca a curva do vapor, beleza?

Lendo esse gráfico vemos que no líquido x a = 0,3 e para o vapor y a = 0,8 .

Portanto, a única resposta seria letra d), mas vamos continuar para calcular o V F , também conhecido como β , para confirmar nossa questão!

Passo 4

Para achar nosso V / F , vamos precisar trabalhar com balanço de massa!

Sabemos que:

F = V + L

Pois tudo que entra no flash (carga F ) tem que sair ( V   e   L ).

Mas ainda precisamos de mais uma equação. Então podemos fazer um balanço por componente e utilizar as composições que nós temos:

z a   F = y a   V + x a   L

Como nós queremos determinar V / F , vamos dividir tudo por F , então:

z a = y a V F + x a L F

E lá da teoria nós vimos que:

L F = 1 - V F

Então:

z a = y a V F + x a   1 - V F

Agora, é só substituirmos nossas composições e acharmos o V / F .

0,5 = 0,8   V F + 0,3   1 - V F

Portanto,

V F = 0,4 = β

Uhul!!! Bateu com a resposta que tínhamos da letra d)!!!!!

Resposta

Letra d)