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:
A alimentação é de dois terços do vapor.
A alimentação é de dois terços do vapor.
Passo 1
O enunciado pede para projetar uma coluna de destilação contínua que separa
de uma mistura com
em massa de benzeno (
) e
de tolueno (
), de modo a obter:
– Destilado com em massa de benzeno
– Fundo com em massa de tolueno (logo
de benzeno)
Além disso, a razão de refluxo é em mol de líquido de refluxo por mol de destilado, e há um caso em que a alimentação entra como
vapor (
).
Para resolver precisamos:
– Destilado com
– Fundo com
Além disso, a razão de refluxo é
Para resolver precisamos:
- Balanços de massa global e componente para achar
e . - Converter para fluxos molares usando pesos moleculares
e . - Calcular os fluxos internos
e a partir de . - Ajustar para o caso
(alimentação vapor) e obter fluxos acima e abaixo da bandeja de alimentação.
Passo 2
Aplicamos o balanço global
e o balanço de benzeno
com
Substituindo
Passo 3
Convertendo para mol/s:
Destilado
Destilado
Fundo
Passo 4
Com razão de refluxo
em mol/s, temos
e o vapor que sai do condensador
Passo 5
Para o caso em que a alimentação entra com
de vapor, a fração líquida é
. Aplicando balanço em torno da bandeja de alimentação:
– Vapor ascendente acima da alimentação
– Vapor ascendente acima da alimentação
– Líquido descendente abaixo da alimentação
onde
é o fluxo molar total de alimentação:
Logo
Resposta
Destilado:
(
)
Fundo: (
)
Refluxo: , vapor topo
Com alimentação vapor (
):
,
.
Fundo:
Refluxo:
Com alimentação