Questão 3 (3,0 ponto)
Uma mistura líquida contendo
molar de benzeno,
de tolueno e o resto de xileno alimenta uma coluna de destilação. O produto de fundo contém
molar de xileno e
de benzeno;
do xileno alimentado na coluna sai no fundo. O produto do topo alimenta uma segunda coluna de destilação cujo produto do topo contém
do benzeno contido na alimentação desta mesma coluna. A composição da corrente de topo é de
molar de benzeno e o resto de tolueno, sem nenhum traço de xileno. Calcule a percentagem de benzeno e xileno que são alimentados ao processo que saem na corrente de fundo da segunda coluna. Suponha
de alimentação na primeira coluna.
Passo 1
O enunciado trata de duas colunas de destilação em série, com alimentação inicial de
mol/s contendo
molar de benzeno,
de tolueno e
de xileno. Na primeira coluna o produto de fundo tem
de xileno e
de benzeno e retém
do xileno alimentado. O destilado desta vai para uma segunda coluna, que recupera
do benzeno na corrente de topo, a
de benzeno (e
de tolueno), sem xileno. Queremos achar a fração (em
) de benzeno e xileno da alimentação original que sai no fundo da segunda coluna.
Passo 2
Balanceio na primeira coluna com base no xileno:
Alimentação de xileno:
Alimentação de xileno:
Destino no fundo (96 % de
):
Como no fundo só há benzeno e xileno e a fração de xileno é
, o fluxo total de fundo é
e o benzeno no fundo é
Passo 3
O destilado da primeira coluna tem vazão
com composição
Passo 4
Segunda coluna, balanceio de benzeno: alimentação
.
No topo sai desse benzeno:
No topo sai
Como o topo é
benzeno, o fluxo de destilado é
logo o tolueno no topo é
mol/s e não há xileno no topo.
No fundo da segunda coluna ficam
No fundo da segunda coluna ficam
Passo 5
Para acharmos a porcentagem de benzeno e xileno da alimentação original (100 mol/s) que sai no fundo da segunda coluna, dividimos pelos fluxos de alimentação do processo:
Benzeno original mol/s, sai no fundo2
mol/s, logo
Benzeno original
Xileno original
mol/s, sai no fundo2
mol/s, logo
Resposta
A fração do benzeno da alimentação original que sai no fundo da segunda coluna é
e a fração do xileno é
.