Deseja-se projetar uma coluna de destilação contínua para processar
de uma mistura clorofórmio/benzeno, consistindo em
em mol de clorofórmio, obtendo um destilado contendo
em mol de clorofórmio e uma corrente de fundo contendo
em mol de benzeno. A coluna deve operar a pressão atmosférica e a alimentação entra na coluna a
. A coluna opera com um condensador total e um refervedor parcial. Obtenha:
a. As vazões de destilado (D) e da corrente de fundo (B); b. A equação da reta q; c. A razão de refluxo mínima (L/D)min; d. O número de estágios teóricos se a razão de refluxo operacional é
superior a mínima; e. A localização do prato de alimentação.
Dentro do intervalo de temperaturas de operação da coluna podemos tomar os seguintes valores médios para os calores específicos e latentes dos compostos que compõem a alimentação:
Clorofórmio:
Benzeno:
e
A temperatura de saturação correspondente a composição da alimentação na pressão de operação da coluna é de
.
a. As vazões de destilado (D) e da corrente de fundo (B); b. A equação da reta q; c. A razão de refluxo mínima (L/D)min; d. O número de estágios teóricos se a razão de refluxo operacional é
Dentro do intervalo de temperaturas de operação da coluna podemos tomar os seguintes valores médios para os calores específicos e latentes dos compostos que compõem a alimentação:
Clorofórmio:
Benzeno:
Passo 1
Temos uma coluna de destilação contínua com alimentação
contendo
em mol de clorofórmio (
) e
de benzeno (
). O destilado sai com
de
e o fundo com
de
(logo
de
). A alimentação entra a
e a temperatura de bolha é
. Para resolver precisamos:
• Balanço de material global e de componente para achar e
.
• Balanço de energia na alimentação para achar e traçar a reta-
.
• Dados de equilíbrio (curva ou volatilidade relativa) para calcular , número de pratos e posição de alimentação via McCabe–Thiele.
• Balanço de material global e de componente para achar
• Balanço de energia na alimentação para achar
• Dados de equilíbrio (curva ou volatilidade relativa) para calcular
Passo 2
Balanço global e de componente (clorofórmio) em regime estacionário dá
Substituindo
,
,
,
:
Passo 3
Para a reta-
calculamos o coeficiente
que é a fração molar de líquido na alimentação após aquecimento até bolha. Primeiro o
médio ponderado:
O calor sensível para levar de
a
por mol é
O calor latente médio é
Logo
A reta-
em
é
Passo 4
Para calcular
(c) ,
(d) número de estágios teóricos a ,
(e) posição do prato de alimentação
é indispensável conhecer a curva de equilíbrio vs.
(ou a volatilidade relativa
). Como esses dados não foram fornecidos, não é possível obter numericamente
, nem o número de pratos, nem o prato de alimentação.
(c)
(d) número de estágios teóricos a
(e) posição do prato de alimentação
é indispensável conhecer a curva de equilíbrio
Resposta
a.
e
b. A reta- é
c–e. Não é possível calcular sem os dados de equilíbrio (curva ou ).
b. A reta-
c–e. Não é possível calcular sem os dados de equilíbrio (curva ou