Uma coluna de destilação vai separar, a 1 atm, uma mistura com 55 % de clorofórmio (CHCl3) e 45 % de ácido acético (CH3 COOH), porcentagem em mol. A alimentação na coluna é 200 kg / h. Usando uma razão de refluxo de 1, pretende-se obter um destilado com 95% (em mol ) de clorofórmio, e um resíduo com 97 % (em mol) de ácido. Responda:
Qual a quantidade de calor removida no condensador?

Passo 1

Beleza, o exercício é um problema de coluna de destilação operando a 1 atm, onde a alimentação de 200 kg/h (55 mol % CHCl₃ e 45 mol % CH₃COOH) vira um destilado com 95 mol % CHCl₃ e um resíduo com 97 mol % CH₃COOH. A razão de refluxo é 1. A gente precisa calcular a quantidade de calor que sai no condensador. Para isso vamos usar:
• Balanços de massa (total e de componente)
• Conversão de vazão mássica em molar
• Cálculo do vapor que chega ao condensador (V = D + L)
• Entalpia de vaporização (ΔH_vap) de cada componente e média da mistura

Passo 2

Converter 200 kg/h de alimentação em mol/h. Primeiro, a massa molar média:
bar M =0,55cdot119,38 + 0,45cdot60,05 =92,68;g/mol
Então
Fmol = 200,kg/htimes1000;g/kg92,68;g/mol approx2158;mol/h

Passo 3

Fazendo balanços:
  1. Massa total: 0,95,D + 0,03,B = 0,55,F .
  2. Balanço de CHCl₃:
0,95D +0,03(F-D)=0,55F ;Rightarrow; 0,92,D =0,52,F ;Rightarrow; D=0,5652,Fapprox1220;mol/h
Como B=2158-1220=938;mol/h ,
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E como a razão de refluxo , mol/h.

Passo 4

No condensador a gente condensa todo o vapor que sai do topo:
V = D + L = D,(1+R) = 2D approx 2440;mol/h
Para o calor removido usamos
Qrm cond = Vsumi yi,De
A entalpia de vaporização típica (1 atm, ponto de ebulição) é
De
No destilado De, então
Qrm cond =2440;mol/htimes30,7;kJ/mol approx7,49times10^4;kJ/h
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Resposta

A quantidade de calor removida no condensador é aproximadamente
boxed7,5times10^4 kJ/h(approx20,8 kW)

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