Uma mistura molar de
de benzeno e
de tolueno deve ser separada por destilação contínua, para produzir um destilado que contenha
em moles de benzeno e um produto de base contendo
em moles de tolueno. A alimentação entra como vapor saturado, e a coluna é equipada com um condensador total que retorna o líquido a seu ponto de ebulição como refluxo para a coluna. Plote o número mínimo de pratos teóricos necessários para essa separação em função da razão de refluxo, supondo calores latentes molares iguais.
Passo 1
O enunciado pede o traçado de um diagrama de McCabe–Thiele para a separação contínua de uma mistura binária (benzeno–tolueno) com alimentação saturada em vapor (
), com refluxo total no condensador. A alimentação tem fração molar de benzeno
, o destilado deve ter
de benzeno e o fundo deve ter fração de tolueno
, isto é,
de benzeno. Para traçar o número de pratos teóricos em função da razão de refluxo
, precisamos de:
- Curva de equilíbrio líquido–vapor
. - Cálculo de
encontrando a tangente à curva de equilíbrio que passe por . - Para cada
, traçar a reta de operação na seção de retificação
e contar os degraus de McCabe–Thiele entre
e o ponto de alimentação, depois usar a reta de operação na seção de esgotamento até
.
Passo 2
O traçado acima depende explicitamente da curva de equilíbrio
, que só pode ser obtida se conhecermos o comportamento de vapor–líquido da mistura (por exemplo a volatilidade relativa
constante ou dados experimentais de
versus
).
Passo 3
Como o enunciado não fornece nem a volatilidade relativa
nem dados de equilíbrio
, não há como determinar nem
, nem traçar as retas de operação, nem contar os pratos teóricos para cada
.
Resposta
Não é possível resolver o problema porque faltam os dados de equilíbrio líquido–vapor necessários (curva
ou volatilidade relativa
).