de uma mistura etanol/água contendo
massa de cada um dos componentes é alimentada como líquido saturado em uma coluna de destilação que opera a
. Deseja-se obter um destilado contendo
em massa de etanol e uma corrente de fundo contendo
em massa de etanol. Uma razão de refluxo de 1,5 é empregada. Com base no diagrama Hxy para o sistema e nos dados de equilíbrio (diagrama yx) calcule:
a. As vazões de destilado e da corrente de fundo;
b. O número de estágios teóricos necessários para realizar a operação;
c. O estágio ideal da alimentação
d. Os requerimentos energéticos em
no condensador e no refervedor.
a. As vazões de destilado e da corrente de fundo;
b. O número de estágios teóricos necessários para realizar a operação;
c. O estágio ideal da alimentação
d. Os requerimentos energéticos em
Passo 1
O enunciado fornece uma alimentação de fluxo
,kg/h contendo
em massa de etanol (
), opera a
,kPa, e deseja-se:
– Destilado com em massa de etanol (
).
– Fundo com em massa de etanol (
).
– Razão de refluxo .
Pergunta-se:
a) Vazões de destilado e fundo
.
b) Número de estágios teóricos.
c) Estágio de alimentação.
d) Requerimentos energéticos no condensador e refervedor.
– Destilado com
– Fundo com
– Razão de refluxo
Pergunta-se:
a) Vazões de destilado
b) Número de estágios teóricos.
c) Estágio de alimentação.
d) Requerimentos energéticos no condensador e refervedor.
Para (a) usaremos o balanço global e o balanço de componente etanol.
Passo 2
Escrevemos os balanços de matéria em regime estacionário:
Substituindo
,
,
,
:
Passo 3
Resolvendo o sistema:
Da primeira equação .
Substituindo na segunda:
Da primeira equação
Substituindo na segunda:
Passo 4
Para calcular o número de estágios teóricos (b), o estágio ótimo de alimentação (c) e os requerimentos energéticos no condensador e refervedor (d) seria necessário:
– O diagrama H–x–y completo do sistema etanol-água a ,kPa para traçar as retas de operação e contar estágios (McCabe–Thiele).
– Dados de entalpia de líquido e vapor (curvas de entalpia versus composição) para estimar calor no condensador e refervedor.
– O diagrama H–x–y completo do sistema etanol-água a
– Dados de entalpia de líquido e vapor (curvas de entalpia versus composição) para estimar calor no condensador e refervedor.
Como esses diagramas e dados não foram fornecidos, não é possível determinar numericamente os itens (b), (c) e (d).
Resposta
a)
,kg/h e
,kg/h.
b), c) e d) não podem ser calculados sem o diagrama Hxy e os dados entálpicos.
b), c) e d) não podem ser calculados sem o diagrama Hxy e os dados entálpicos.