Uma mistura líquida de benzeno e tolueno é destilada em uma torre de destilação fracionada a 101.3 kPa . A alimentação contém
molar de benzeno e entra na torre a
373.3 K, constituindo
. O destilado obtido corresponde a uma temperatura no topo da torre de 355.8 K e a temperatura de equilíbrio do refervedor é de 375.3 K . No topo está instalado um condensador total e a razão de refluxo é de 4:1. Calcule as vazões de destilado e retirada de fundo líquida. Pelo método gráfico determine o n.
de estágios teóricos necessários na coluna.
373.3 K, constituindo
Passo 1
Vamos destilar uma mistura binária benzeno–tolueno a
. A alimentação é líquido saturado (
) com composição
de benzeno e fluxo
. O topo opera a
(bolha no condensador total) e o fundo a
(bolha no refervedor). A razão de refluxo é
.
Conteúdo da matéria: equilíbrio de fase ideal pela lei de Raoult e Antoine, balanço de matéria global e por componentes, e construção das retas de operação de McCabe–Thiele para contagem de estágios teóricos.
Conteúdo da matéria: equilíbrio de fase ideal pela lei de Raoult e Antoine, balanço de matéria global e por componentes, e construção das retas de operação de McCabe–Thiele para contagem de estágios teóricos.
Passo 2
Determinar as composições de topo
e de fundo
via lei de Raoult e equação de Antoine (pressão em mmHg,
):
Para o benzeno
Para o tolueno
No condensador total (
) resolve-se
e encontra-se
No refervedor
resultando
Passo 3
Balanços de matéria total e de benzeno:
Substituindo
,
,
,
e
achamos
Passo 4
Retas de operação para McCabe–Thiele:
Aí a reta é
Para o equilíbrio ideal podemos usar volatilidade média constante
e então sobrepor a curva de equilíbrio no diagrama
versus
.
Passo 5
No diagrama McCabe–Thiele marcamos a curva de equilíbrio e as retas de operação, iniciando em
, subimos até a reta de retificação, depois traçamos horizontal até a curva de equilíbrio, e assim por diante, alternando vertical/horizontal até chegarmos a
. Pela contagem gráfica obtém-se
estágios teóricos.
Resposta
D
B
Número de estágios teóricos
B
Número de estágios teóricos