(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 q.

Passo 2

Definimos a qualidade da alimentação q 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, 0 \le q < 1.
• Se chega em ponto de orvalho, q=0.
• Se chega em ponto de bolha, q=1.
• Se chega sub-resfriada (liquido frio), q>1.
Essa variação de q depende diretamente da temperatura da alimentação em relação aos pontos de orvalho e bolha da mistura.

Passo 3

No diagrama de McCabe–Thiele, a reta de alimentação tem equação
y \;=\;\frac{q}{q-1}\,x\;-\;\frac{z_F}{\,q-1\,}
onde z_F é a fração molar do componente mais volátil na alimentação. Alterar a temperatura da alimentação altera q, o que muda a inclinação \tfrac{q}{q-1} e o intercepto -\tfrac{z_F}{q-1}.

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 ( q>1) gera uma reta de alimentação mais inclinada, geralmente aumentando o número de degraus, ao passo que uma alimentação mais quente ( q<1) tende a reduzir o número de degraus necessários para atingir a mesma separação.

Resposta

Sim. A temperatura da alimentação modifica a qualidade q, 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.

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