Uma destilação flash deve ser realizada para recuperar o componente A de uma solução de aquosa, composta por
molar de A e
molar de água. Deseja-se recuperar
de A no destilado, operando-se com uma unidade composta por um pre aquecedor na alimentação, um tanque de expansão e um condensador. Calcular as composições e as vazões do resíduo líquido e do destilado, para uma alimentação de 100
. Dados de equilíbrio:
% molar de A no
liquido
0,5
0,8
1,2
2,0
3,0
4,5
10,0
% molar de A no
vapor
1,4
2,3
3,4
5,6
8,4
12,6
18,0
|
0,5 | 0,8 | 1,2 | 2,0 | 3,0 | 4,5 | 10,0 | ||
|
1,4 | 2,3 | 3,4 | 5,6 | 8,4 | 12,6 | 18,0 |
Passo 1
O enunciado trata de uma destilação flash simples em que a alimentação
,
tem fração molar de A igual a
e queremos recuperar
desse componente no destilado. A unidade consiste de um pré-aquecedor, um flash (tanque de expansão) e um condensador, de modo que o vapor sai como destilado e o líquido sai como resíduo. Para resolver, vamos usar balanços de matéria total e de componente A, além da condição de equilíbrio vapor-líquido fornecida pela tabela
vs.,
.
Passo 2
Definimos:
,
,
,
(vapor destilado),
(líquido resíduo),
(
) fração molar de A no líquido de fundo,
(
) fração molar de A no destilado.
Os balanços são:
Os balanços são:
A recuperação desejada de A é
Passo 3
Da recuperação
e do balanço total
, obtém-se, após eliminação de
,
Isolando
da segunda equação,
. Igualando às duas expressões para
resulta
Para fechar o sistema, usamos a reta de equilíbrio entre os pontos
e
da tabela, obtendo por interpolação linear
Passo 4
Substituindo
na relação
e resolvendo a equação quadrática, achamos
e resolvendo a equação quadrática, achamos
Passo 5
A fração vaporizada é
Então
Resposta
Composição do resíduo líquido:
de A
Composição do destilado: de A
Fluxo do resíduo líquido: ,
Fluxo do destilado: ,
Composição do destilado:
Fluxo do resíduo líquido:
Fluxo do destilado: