Uma coluna de fracionamento contínuo pode separar
de uma mistura que contém
em mol de
(mais volátil) e
em mol de
e um destilado contendo
em mol de
e um produto de base contendo
em mol de
. Uma razão de refluxo de
por mol de produto deve ser usada. Os calores latentes de vaporização do
e do
podem ser tomados como iguais a
. O condensador é total.
a) Determinar o número de estágios ideais, a posição do ponto de alimentação utilizando o método de McCabe-Thiele e o refluxo mínimo nos seguintes casos:
a alimentação é líquida no seu ponto de ebulição.
a) Determinar o número de estágios ideais, a posição do ponto de alimentação utilizando o método de McCabe-Thiele e o refluxo mínimo nos seguintes casos:
a alimentação é líquida no seu ponto de ebulição.
Passo 1
O problema é a destilação contínua de uma mistura binária C
(mais volátil) e CC
, com alimentação de
kg/h composta de 40 % mol C
, produzindo destilado com 97 % mol C
e fundo com 2 % mol C
(98 % mol CC
). Usa-se refluxo líquido total na taxa
(em mol/mol de destilado). Os calores de vaporização iguais permitem o pressuposto de escoamento molar constante. Queremos:
• número de estágios teóricos (McCabe–Thiele),
• posição do estágio de alimentação (caso , alimentação líquida saturada),
• razão de refluxo mínima .
• número de estágios teóricos
• posição do estágio de alimentação (caso
• razão de refluxo mínima
Passo 2
Convertendo tudo para base molar e calculando correntes no regime de escoamento constante:
– Composição de alimentação .
– Composição de destilado .
– Composição de fundo .
– Refluxo real .
Para escoamento molar constante:
– Composição de alimentação
– Composição de destilado
– Composição de fundo
– Refluxo real
Para escoamento molar constante:
A reta de operação na seção de enriquecimento (acima do ponto de alimentação) é
Passo 3
Para
(alimentação líquida saturada) a “q-linha” é vertical em
. A reta de operação na seção de empobrecimento (abaixo do ponto de alimentação) liga o ponto
ao ponto de interseção entre a q-linha e a reta de enriquecimento, cujo valor de
no cruzamento é
Logo a reta de empobrecimento é
Passo 4
Agora, com a curva de equilíbrio
fornecida pelo gráfico, faz-se o escalonamento McCabe–Thiele:
- Partimos de
. - Traçamos horizontal até a curva de equilíbrio para achar
. - Traçamos vertical até a reta de enriquecimento para achar
. - Repetimos os passos 2–3 até cruzar
, então passamos a usar a reta de empobrecimento e continuamos até .
Fazendo esse escalonamento sobre o gráfico obtém-se aproximadamente
– Número de estágios acima da alimentação: 5 etapas,
– Número de estágios abaixo da alimentação: 6 etapas,
portanto
– Número de estágios acima da alimentação: 5 etapas,
– Número de estágios abaixo da alimentação: 6 etapas,
portanto
Passo 5
A alimentação, sendo líquida saturada
, cruza verticalmente em
. Como 5 etapas estão acima desse ponto, concluímos que a alimentação deve entrar na 6.ª etapa a contar do topo (ou seja, entre o 5.º e o 6.º estágio ideal).
Passo 6
Para encontrar a razão de refluxo mínima
faz-se a reta que passa por
e que seja tangente à curva de equilíbrio. A inclinação dessa reta é
e no ponto de tangência satisfaz
Pelo gráfico, esse ponto de tangência ocorre aproximadamente em
com
, levando a
No entanto, como o refluxo de projeto é
, verificamos que ele está acima de
.
Resposta
– Número de estágios teóricos ideais: 11.
– Alimentação na 6.ª etapa (contando de cima), entre as seções de enriquecimento e empobrecimento.
– Razão de refluxo mínima: .
– Alimentação na 6.ª etapa (contando de cima), entre as seções de enriquecimento e empobrecimento.
– Razão de refluxo mínima: