O seguinte líquido saturado deve ser separado em duas correntes, uma de topo e outra de base, numa coluna de destilação que opera a 2 atm, com um condensador total e um refervedor parcial.
Alimentação da coluna: 60 \% molares de benzeno
30% molares de tolueno
10% molares de o-xileno
O destilado deve conter 98 \% de benzeno inicial, a uma concentração de 99% molares.
(a) Determinar o número de estágios necessários para a separação, com uma razão de refluxo de 2,0 .
(b) Fazer o diagrama de composição contra número de estágios.
(c) Estimar a razão mínima de refluxo e o número mínimo de estágios.

Passo 1

O enunciado pede a separação de uma alimentação líquida saturada ( 60 % mol de benzeno, 30 % mol de tolueno e 10 % mol de o-xileno) numa coluna a 2 atm, com condensador total e refervedor parcial, de modo que no destilado tenhamos 99 % mol de benzeno e 98 % de recuperação do benzeno. Para aplicar o método de McCabe–Thiele (número de estágios, diagrama de estágios, razão mínima de refluxo etc.) precisamos:
1. Representar o sistema como binário benzeno (A) + componentes mais pesados (B = tolueno + o-xileno).
2. Determinar as composições de destilado x_D=0{,}99, de fundo x_W (decorrente de 2 % de benzeno não recuperado) e da alimentação z_F=0{,}60.
3. Traçar a curva de equilíbrio vapor–líquido y = f(x) a 2 atm e as linhas de operação (rectifying e stripping), coisa essencial para contar estágios no McCabe–Thiele.

Passo 2

O enunciado não forneceu nem a curva de equilíbrio VLE nem coeficientes de Antoine ou volatilidades relativas para o sistema benzeno–tolueno (ou para o sistema A versus B). Sem esses dados de equilíbrio vapor–líquido, não é possível:
  • traçar a curva y = f(x);
  • estabelecer as interseções com as linhas de operação;
  • contar o número de estágios de equilíbrio nem estimar a razão mínima de refluxo.

Resposta

Não há como resolver o exercício na forma apresentada, pois faltam os dados ou curva de equilíbrio vapor–líquido necessários para aplicar o método de McCabe–Thiele.

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