(1 pt) A alteração da temperatura da alimentação numa coluna de destilação, pode alterar o número de estágios requeridos para fornecer uma determinada separação? Explique
Passo 1
O enunciado pergunta se, ao variarmos a temperatura da alimentação de uma coluna de destilação mantendo fixa a separação desejada (ou seja, as frações de cabeça e cauda) e o refluxo, o número de estágios teóricos necessários muda. O conteúdo envolve o método gráfico de McCabe–Thiele e, em particular, o conceito de «reta de alimentação» caracterizada pelo parâmetro de qualidade da alimentação
.
Passo 2
Definimos a qualidade da alimentação
como a fração da entalpia que entra na alimentação e é usada na vaporização. Em termos práticos:
• Se a alimentação chega quente, parcial ou totalmente vaporizada, .
• Se chega em ponto de orvalho, .
• Se chega em ponto de bolha, .
• Se chega sub-resfriada (liquido frio), .
Essa variação de depende diretamente da temperatura da alimentação em relação aos pontos de orvalho e bolha da mistura.
• Se a alimentação chega quente, parcial ou totalmente vaporizada,
• Se chega em ponto de orvalho,
• Se chega em ponto de bolha,
• Se chega sub-resfriada (liquido frio),
Essa variação de
Passo 3
No diagrama de McCabe–Thiele, a reta de alimentação tem equação
onde
é a fração molar do componente mais volátil na alimentação. Alterar a temperatura da alimentação altera
, o que muda a inclinação
e o intercepto
.
Passo 4
Como a reta de alimentação determina onde se cruzam as retas de operação de cabeceira e de cauda, mudar sua inclinação ou intercepto desloca esses pontos de interseção. No procedimento de passo a passo (stepping) entre a reta de operação de cabeça e a de cauda, cada deslocamento de interseção implica um número diferente de estágios. Portanto, uma alimentação mais fria (
) gera uma reta de alimentação mais inclinada, geralmente aumentando o número de degraus, ao passo que uma alimentação mais quente (
) tende a reduzir o número de degraus necessários para atingir a mesma separação.
Resposta
Sim. A temperatura da alimentação modifica a qualidade
, o que desloca a reta de alimentação no diagrama de McCabe–Thiele e, consequentemente, altera o número de estágios teóricos necessários para uma dada separação.