Uma mistura líquida de benzeno (B) e tolueno (T) contendo 60 \% (molar) de benzeno, inicialmente a 30^{\circ} \mathrm{C}, é aquecida à pressão de 101,325 \mathrm{kPa} até a temperatura de 92^{\circ} \mathrm{C}. A mistura é alimentada continuamente em um vaso, onde a mistura vapor formada ( \mathrm{y}_{\mathrm{B}}(\%)=72,2 ) é separada da mistura líquida residual ( \mathrm{x}_{\mathrm{B}}(\%)=51,0 ). Calcule a quantidade de calor a ser transferido à mistura por quilomol de carga (resp.: \mathbf{Q}=\mathbf{2 2 , 8 M J} ).
MM (kg/kmol)
h (kJ/kg)
30^{\circ} \mathrm{C}
92^{\circ} \mathrm{C}
(vapor saturado)
(Líquido Saturado)
Benzeno
78,11
-238,4
257,6
-126,7
Tolueno
92,13
-208,8
283,0
-94,3
Passo 1
O enunciado descreve um flash de uma mistura de benzeno (B) e tolueno (T) na pressão de 101{,}325\\ \mathrm{kPa}. A alimentação é de 1 kmol com x_{F,B}=0{,}60 a 30^\circ\mathrm{C}, é aquecida a 92^\circ\mathrm{C} e nele formam-se vapor e líquido com y_{B}=0{,}722 e x_{B}=0{,}510, respectivamente. Precisamos usar balanços de massa (total e componente) para achar as frações de vapor V e líquido L, converter para massas e então aplicar o balanço de energia para achar o calor Q.
Passo 2
Balanço total e de componente B:
\begin{cases} V + L = 1,\\\\ 1\cdot 0{,}60 = V\cdot 0{,}722 + L\cdot 0{,}510. \end{cases}
Converter kmol→kg para cada corrente e componente, usando massas molares \mathrm{MM}_B=78{,}11\\ \mathrm{kg/kmol} e \mathrm{MM}_T=92{,}13\\ \mathrm{kg/kmol}:
– Alimentação (F=1 kmol):