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 um vapor superaquecido com valor de q igual a - 0,143
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 um vapor superaquecido com valor de q igual a - 0,143
Passo 1
Resumindo o enunciado: temos uma coluna de destilação contínua que recebe uma alimentação de
kg/h com composição molar
de
(mais volátil) e
de
. O destilado sai com
de
e o fundo com
de
(isto é, 98 % de
). Usa-se razão de refluxo
(mol de líquido refluxo/mol de destilado). A alimentação é vapor superaquecido com
(logo, a reta-
tem coeficiente
). Vamos usar o método de McCabe–Thiele para:
- Determinar a razão de refluxo mínima
. - Desenhar a reta de refluxo e a reta de q-linha, contar o número de estágios ideais
para . - Localizar o estágio de alimentação.
Passo 2
Determinação de
pelo “pinch” superior.
- Traça-se no diagrama
versus a curva de equilíbrio dada. - Desenha-se a reta de destilado (total condenser), ou seja, a linha que passa por
com inclinação . - Para obter
, reduz-se a inclinação dessa reta até que ela fique tangente à curva de equilíbrio em algum ponto entre e . A inclinação de tangência vale
e a tangência define
.
4. Pela inspeção gráfica (pinch) obtém-se tipicamente
4. Pela inspeção gráfica (pinch) obtém-se tipicamente
Assim, tomamos
Passo 3
Desenho das retas de operação para
.
- Reta de refluxo (parte de cima):
- Reta-q da alimentação: passa por
, mas como a alimentação é vapor superaquecido, usamos e inclinação . - Reta de fundo (stripping): liga o ponto de interseção da q-linha com a curva de equilíbrio até
.
Passo 4
Contagem de estágios ideais (“McCabe–Thiele stepping”).
- No diagrama, iniciamos em
na reta de refluxo, projetamos horizontalmente até a curva de equilíbrio; - verticamente até a reta de refluxo; e assim sucessivamente, descendo.
- A partir do ponto em que a escada cruza a q-linha, passamos a usar a reta de fundo.
- Fazendo esse procedimento no gráfico para
chega-se a um total de
Passo 5
Localização do estágio de alimentação.
- Contando os degraus acima do ponto em que a escada troca da reta de refluxo para a reta de fundo, obtêm-se aproximadamente 3 estágios na seção rectificadora.
- Na seção estripping vem o restante, 5 estágios até o fundo.
Logo, o ponto de alimentação fica depois do 3.º estágio contado do topo, ou seja, é o 4.º estágio a contar de cima.
Resposta
Relação de refluxo mínima
número de estágios ideais
ponto de alimentação no 4.º estágio contado de cima.
ponto de alimentação no 4.º estágio contado de cima.