A carga cuja composiçāo figura abaixo deve ser separada num destilado contendo menos que 0,2 \mathrm{lb}-\mathrm{mol} / \mathrm{h} de propano e num produto de cauda com menos que 0,5 \mathrm{lb}-\mathrm{mol} / \mathrm{h} de propeno.
\quad Carga \mathrm{lb}-\mathrm{mol} / \mathrm{h}
Propeno \left(\mathrm{C}{3} \mathrm{H}{6}\right) 35
Propano \left(\mathrm{C}{3} \mathrm{H}{8}\right) 25
n-Butano \left(\mathrm{nC}{4} \mathrm{H}{10}\right) 40
A pressão de operaçāo é 250 psia ( 17,0 atm). Há um condensador parcial e um refervedor total.
(a) Estimar a razão mínima de refluxo e o número mínimo de estágios necessários a refluxo total.
(b) Determinar o perfil de temperatura e o número de estágios necessários a refluxo total.
(c) Plotar as composiçōes do líquido em funçāo do número de estágios para uma razāo de refluxo igual ao dobro da razão mínima.

Passo 1

O enunciado pede para dimensionar uma coluna de destilação operando a 17{,}0 atm ( 250 psia), com condensador parcial e refervedor total, para separar uma carga de
\;35,lb-mol/h de propeno,
\;25,lb-mol/h de propano e
\;40,lb-mol/h de n-butano,
de modo que o destilado tenha menos que 0{,}2 lb-mol/h de propano e a cauda menos que 0{,}5 lb-mol/h de propeno.
Para aplicar McCabe– Thiele e obter razão mínima de refluxo, número mínimo de estágios e perfil de temperatura, precisamos do diagrama de equilíbrio vapor-líquido (curvas y versus x) a 17 atm ou das constantes de Antoine/parametros de atividade para C_{3}H_{6} C_{3}H_{8}– n C_{4}H_{10}.

Passo 2

Para estimar a razão mínima de refluxo ( R_{\min}) usando McCabe–Thiele, é essencial ter o diagrama y = f(x) do par mais crítico (no caso C_{3} H_{6} C_{3} H_{8}) à pressão de operação. Sem essa curva (ou os dados de pressão de vapor e coeficientes de atividade), não podemos traçar a reta de q-linha, nem definir o ponto de intersecção com a diagonal para encontrar R_{\min}.
De forma análoga, para obter o número mínimo de etapas ( N_{\min}) a refluxo total e, depois, o número real de etapas para R=R_{\min} ou R=2R_{\min}, precisamos do passo-a-passo gráfico de McCabe–Thiele, que exige os mesmos dados de equilíbrio.
O perfil de temperatura ao longo da coluna (parte b) também se baseia na integração dos equilíbrios de fase em cada estágio, relacionando a temperatura à composição do vapor e do líquido. Sem a correlação Antoine ou tabela de P^{\text{sat}}(T) para cada componente, não há como construir esse perfil.
Para o gráfico de composições versus número de estágios (parte c) para R=2R_{\min}, igualmente se requer o diagrama x y completo.

Resposta

Não é possível resolver as alíneas (a), (b) e (c) porque faltam os dados de equilíbrio vapor-líquido (curvas y(x) ou parâmetros de Antoine/atividade) necessários para aplicar o método de McCabe–Thiele e traçar o perfil de temperatura.

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