A carga cuja composiçāo figura abaixo deve ser separada num destilado contendo menos que
de propano e num produto de cauda com menos que
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.
| \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) 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
atm (
psia), com condensador parcial e refervedor total, para separar uma carga de
,lb-mol/h de propeno,
,lb-mol/h de propano e
,lb-mol/h de n-butano,
de modo que o destilado tenha menos que lb-mol/h de propano e a cauda menos que
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 versus
) a
atm ou das constantes de Antoine/parametros de atividade para
–
– n
.
de modo que o destilado tenha menos que
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
Passo 2
Para estimar a razão mínima de refluxo (
) usando McCabe–Thiele, é essencial ter o diagrama
do par mais crítico (no caso
–
) 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
.
De forma análoga, para obter o número mínimo de etapas ( ) a refluxo total e, depois, o número real de etapas para
ou
, 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 para cada componente, não há como construir esse perfil.
Para o gráfico de composições versus número de estágios (parte c) para , igualmente se requer o diagrama
–
completo.
De forma análoga, para obter o número mínimo de etapas (
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
Para o gráfico de composições versus número de estágios (parte c) para
Resposta
Não é possível resolver as alíneas (a), (b) e (c) porque faltam os dados de equilíbrio vapor-líquido (curvas
ou parâmetros de Antoine/atividade) necessários para aplicar o método de McCabe–Thiele e traçar o perfil de temperatura.