Encontra-se disponível em uma planta de processo uma vazão de
de uma mistura com a seguinte composição:
Componentes | Identificação | % molar |
---|---|---|
Propano | A | 20 |
i-Butano | B | 30 |
i-Pentano | C | 20 |
n-Pentano | D | 30 |
Esta mistura deve ser separada em duas fracções por destilação. O destilado (corrente de topo) deve conter todo o propano alimentado e
do i-pentano, enquanto a fracção molar de i-butano deve ser igual a 0.4 nesta corrente. A corrente de fundo deve conter todo o n-pentano alimentado. Com base nos dados fornecidas, calcule o resto das variáveis do processo.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A questão é de balanço de massa (matéria) em uma coluna de destilação.
Temos uma alimentação (F) de 1000 mol com composição molar:
A (propano) 20%, B (i-butano) 30%, C (i-pentano) 20% e D (n-pentano) 30%.
Queremos separar em duas correntes:
Temos uma alimentação (F) de 1000 mol com composição molar:
A (propano) 20%, B (i-butano) 30%, C (i-pentano) 20% e D (n-pentano) 30%.
Queremos separar em duas correntes:
- Destilado (D): deve conter todo o A, 23% do C e ter fração molar de B igual a 0,4.
- Fundo (W): deve conter todo o D.
O que precisamos é aplicar balanço global e balanço por componente para achar D, W e as correntes de cada componente.
Passo 2
Primeiro, calculamos quantos mols de cada componente entram na alimentação:
Isso vem da definição de porcentagem molar:
.
Passo 3
No destilado (D) fazemos balanço por componente:
- Todo o propano vai para D, logo
- 23% do i-pentano vai para D, logo
- A fração molar de i-butano em D é 0,4, isto é:
- Todo o n-pentano fica no fundo, então
.
Passo 4
Agora usamos o balanço global no destilado: a soma dos mols dos componentes em D é igual a D:
Organizando:
Passo 5
Com
vamos achar o que faltava no destilado:
E o fundo
pela equação global
.
Componentes em W saem pela diferença :
Componentes em W saem pela diferença
Resposta
Destilado (D = 410 mol):
-
, , , .
Fração molar em D:
Fundo (W = 590 mol):
-
, , , .