Uma mistura líquida saturada contendo
de benzeno e
de tolueno dever ser destilada continuamente produzindo um produto de topo com
de benzeno e um produto de fundo contendo
de benzeno. A coluna de destilação operará a pressão constante de aproximadamente 1 atm . A Razão de refluxo utilizada será igual a
Rmin, utilizando um condensador total e refervedor parcial. Qual a razão de refluxo mínimo? Qual o número de pratos teóricos para realizar a separação desejada? Qual o prato de alimentação ideal? Qual o número mínimo de pratos para realizar esta separação? Qual a correspondente vazão de vapor na seção de esgotamento para 100 moles de alimentação?
Passo 1
O enunciado trata de uma coluna de destilação contínua operando a 1 atm, com alimentação líquida saturada contendo
de benzeno. Pede-se:
- Razão de refluxo mínima
. - Número de pratos teóricos para
. - Prato de alimentação ideal.
- Número mínimo de pratos teóricos (
). - Vazão de vapor na seção de esgotamento para
mol.
Vamos usar Raoult, volatilidade constante (para benzeno/tolueno), balanços e as fórmulas de Underwood, Fenske e Gilliland.
Passo 2
Para achar
usamos Underwood com feed saturado (
) e composições de alimentação
, volatilidades
,
. A equação de Underwood é
isto é
Resolvendo obtém-se
.
Em seguida
Em seguida
Passo 3
Balanço de matéria total e de benzeno para
mol,
,
,
:
Substituindo
:
Dessa forma
O refluxo real será
, então a vazão de refluxo líquido é
Passo 4
Número mínimo de pratos teóricos a refluxo total (
) pelo critério de Fenske:
Para
o número real de pratos teóricos
obtém-se pela correlação de Gilliland. Definindo
a correlação implica
, daí
Passo 5
O prato de alimentação ideal separa as seções assim: número de pratos acima do ponto de alimentação
Logo o ponto de alimentação ideal está entre o 8.º e o 9.º prato, contando do topo.
Passo 6
O número mínimo de pratos para realizar essa separação (refluxo total) é
pratos teóricos.
Passo 7
A vazão de vapor na seção de esgotamento (seção de stripping) é constante e igual à vazão de vapor na seção de retificação sob fluxo molar constante, ou seja
Resposta
Rrazão de refluxo mínima:
.
Número de pratos teóricos (para ):
.
Prato de alimentação ideal: entre o 8.º e 9.º prato (do topo).
Número mínimo de pratos ( ):
.
Vazão de vapor na seção de esgotamento (para mol):
mol.
Número de pratos teóricos (para
Prato de alimentação ideal: entre o 8.º e 9.º prato (do topo).
Número mínimo de pratos (
Vazão de vapor na seção de esgotamento (para