de uma alimentação líquida saturada no seu ponto de ebulição contendo 42
de heptano e
de etil benzeno deve ser fracionada a uma pressão de
fornecendo um destilado contendo
de heptano e um produto de fundo contendo
de heptano. A razão de refluxo usada é de
. Calcule a vazão de destilado em
, o número de pratos teóricos e o prato ótimo de alimentação. Os dados de equilíbrio a
são fornecidos na tabela abaixo para a fração molar de n-heptano
е
.
Temperatura
Ун
136,1
0,000
0,000
129,4
0,080
0,230
119,4
0,250
0,514
110,6
0,485
0,730
102,8
0,790
0,904
98,3
1,000
1,000
| Temperatura |
|
Ун |
| 136,1 | 0,000 | 0,000 |
| 129,4 | 0,080 | 0,230 |
| 119,4 | 0,250 | 0,514 |
| 110,6 | 0,485 | 0,730 |
| 102,8 | 0,790 | 0,904 |
| 98,3 | 1,000 | 1,000 |
Passo 1
O enunciado descreve uma destilação de uma mistura binária (n-heptano “H” e etil-benzeno “E”) em contracorrente, com alimentação líquida saturada (
) e fluxo de refluxo
.
Temos:
– Alimentação ,
com composição
de heptano.
– Destilado rico em H: .
– Fundo rico em E: .
– VLE a 101,32 kPa (tabela de ).
Precisamos de: vazão de destilado , número de pratos teóricos
e prato ótimo de alimentação. Vamos usar balanço de matéria e o método de McCabe–Thiele.
Temos:
– Alimentação
– Destilado rico em H:
– Fundo rico em E:
– VLE a 101,32 kPa (tabela de
Precisamos de: vazão de destilado
Passo 2
Balanço global e de componente H permitem achar
.
Substituindo
no balanço de H:
Logo
,
.
Passo 3
Escrevemos as retas de operação.
Retificadora ( versus
acima do ponto de alimentação):
Retificadora (
Estripping (
versus
abaixo do ponto de alimentação):
a vazão líquida de secção inferior é , logo
a vazão líquida de secção inferior é
Como esse traço passa por
,
Passo 4
Contagem de pratos acima da alimentação (
) pelo método de McCabe–Thiele, usando interpolações lineares na curva de equilíbrio dada. Cada estágio teórico = um “passo” horizontal (até a curva
) + um “passo” vertical (até a reta de operação retificadora).
Tabela resumida dos primeiros passos (valores arredondados):
No estágio 6 ainda temos
. No próximo passo horizontal (estágio 7) já ficaríamos com
, ou seja, cruzamos o ponto de alimentação.
Portanto, foram necessárias 6 etapas completas na secção retificadora até atingir a alimentação.
Portanto, foram necessárias 6 etapas completas na secção retificadora até atingir a alimentação.
Passo 5
Agora contamos os pratos na secção de escoamento (
). O ponto de partida é o ponto de alimentação na reta de escoamento:
Dali, para cada estágio: passo horizontal até a curva de equilíbrio e vertical até a reta de stripping. Resumo aproximado:
Vemos que 3 etapas completas levam até perto de
e a 4.ª horizontal já atinge
.
Como o regenerador (reboiler) conta como um prato teórico extra, totalizamos
Como o regenerador (reboiler) conta como um prato teórico extra, totalizamos
Passo 6
– Total de pratos teóricos (excluindo remoção de calor no condensador mas incluindo o reboiler):
– Prato ótimo de alimentação: entra entre as seções retificadora e de escoamento. Como a seção retificadora teve 6 pratos antes do ponto de alimentação, o prato de alimentação é o 7.º contado a partir do topo.
Resposta
Vazão de destilado:
,
.
Número de pratos teóricos: .
Prato ótimo de alimentação: (contando do topo).
Número de pratos teóricos:
Prato ótimo de alimentação: