Uma mistura líquida de benzeno
e tolueno
é separada em uma coluna de destilação. O produto de topo da coluna contém
mol de benzeno e produto de fundo contém 8,0 %mol de benzeno. A vazão volumétrica da alimentação é de
e sua massa específica é de
. Determine as vazões mássicas dos produtos de topo e fundo e a composição deste último.
Passo 1
O enunciado trata de uma coluna de destilação onde a alimentação líquida tem composição molar de benzeno de
e tolueno de
, vazão volumétrica de
e densidade de
. No topo sai um destilado com
mol de benzeno e no fundo um residuado com
mol de benzeno. Precisamos usar balanços de massa global e de componente para achar as vazões mássicas dos produtos de topo e fundo e a composição em massa do fundo.
Passo 2
Transformar a vazão volumétrica em vazão mássica da alimentação:
Passo 3
Calcular a vazão molar da alimentação. Primeiro, o peso molecular médio da alimentação é
Convertendo
em gramas por hora,
, então
Passo 4
Aplicar os balanços molares. Chamando
a vazão molar do destilado e
a do fundo, temos
Passo 5
Resolver para
e
:
Passo 6
Converter para vazões mássicas. No topo,
, logo
No fundo,
, daí
Passo 7
Determinar a composição em massa do fundo. A massa de benzeno no fundo é
Logo a fração mássica de benzeno no fundo é
E de tolueno
massa.
Resposta
Vazão mássica do destilado (topo):
Vazão mássica do residuado (fundo):
Composição em massa do fundo: benzeno , tolueno
.
Vazão mássica do residuado (fundo):
Composição em massa do fundo: benzeno