Se deseja destilar uma mistura etanol-água que contem
em massa de etanol a 101,32 kPa , para obter um destilado que contenha
em massa de etanol e um produto de fundo que contenha no máximo 2 % em massa de etanol. A vazão de alimentação, que se encontra no estado de líquido saturado, é de
e a coluna opera com um condensador total. Calcule:
a. As quantidades de destilado e produto de fundo;
b. A razão de refluxo mínima a partir dos dados de entalpia-concentração do sistema;
c. O número aproximado de estágios teóricos para o caso onde a razão de refluxo empregada é de 2 vezes a mínima.
a. As quantidades de destilado e produto de fundo;
b. A razão de refluxo mínima a partir dos dados de entalpia-concentração do sistema;
c. O número aproximado de estágios teóricos para o caso onde a razão de refluxo empregada é de 2 vezes a mínima.
Passo 1
O enunciado trata de uma coluna de destilação total que separa uma alimentação de
,kg/h de mistura etanol–água com
em massa de etanol (
), fornecendo um destilado com
em massa de etanol (
) e um fundo com, no máximo,
em massa de etanol (
). A coluna opera com condensador total e alimentação como líquido saturado (linha-
vertical). Para (a) faremos balanço de massa total e de etanol. Para (b) e (c) seria preciso a curva de equilíbrio e os dados entalpia-concentração, que não foram fornecidos.
Passo 2
Aplicando o balanço de massa total e de componente etanol:
Substituindo
,kg/h,
,
,
, temos
Da segunda equação,
logo
Então
Passo 3
Para calcular a razão de refluxo mínima (
) e o número de estágios teóricos num refluxo
precisaríamos da curva de equilíbrio líquido-vapor do etanol-água e dos dados de entalpia versus composição (para traçar as retas de q-linha e de refluxo mínimo no diagrama entalpia-concentração). Esses dados não foram fornecidos, logo não é possível obter numericamente
Resposta
a) Destilado
,kg/h; fundo
,kg/h.
b) Não é possível calcular sem os dados de equilíbrio e entalpia-concentração.
c) Não é possível determinar o número de estágios sem tais dados.
b) Não é possível calcular
c) Não é possível determinar o número de estágios sem tais dados.