Projete uma coluna de destilação fracionada contínua para separar
de uma mistura com
de benzeno e
de tolueno em um produto de topo contendo
em massa de benzeno e um produto de fundo contendo
em massa de tolueno. Use uma razão de refluxo de 3,5 mols para 1 mol do produto. O calor molar latente de benzeno e tolueno é de cerca de
. Encontre as quantidades do produto superior e inferior; considere também os seguintes casos para o projeto:
Alimentação líquida em seu ponto de ebulição.
Alimentação líquida em seu ponto de ebulição.
Passo 1
O problema pede para projetar uma coluna de destilação contínua que separa uma alimentação de
,kg/s, composta de
em massa de benzeno e
de tolueno, em:
– Destilado com em massa de benzeno;
– Fundo com em massa de tolueno.
Queremos calcular as vazões mássicas do produto de topo ( ) e do fundo (
). A matéria envolvida é balanço global e balanço de componente.
– Destilado com
– Fundo com
Queremos calcular as vazões mássicas do produto de topo (
Passo 2
Definimos as frações mássicas de benzeno como
e aplicamos:
- Balanço total:
- Balanço de benzeno:
Passo 3
Substituímos
,kg/s:
Da primeira,
. Na segunda:
Logo
E
Passo 4
Note que a razão de refluxo (
mol/mol de destilado) e o calor latente não alteram as vazões de
e
; eles serão usados no dimensionamento de número de estágios e carga térmica.
Passo 5
No caso de alimentação líquida em ebulição (saturada), o parâmetro
. Isso significa que a reta de alimentação no diagrama de McCabe‐Thiele é vertical em
, mas não muda os balanços já resolvidos.
Resposta
A vazão mássica do produto de topo é
,kg/s e do fundo é
,kg/s.