Exercícios Resolvidos de Método de Ponchon - Savarit

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Enunciado

Uma coluna que separa A e B tem duas alimentações com composições molares iguais a x f 1 = 0,4 , 50 % vaporizada e x f 2 = 0,2 , líquida saturada. As alimentações são introduzidas na proporção de 25 moles na alimentação mais rica em A e 75 moles na alimentação mais pobre em A. Quando a razão de refluxo é 3,0 a coluna produz um produto de topo com 0,7 fração molar de A e um produto de fundo com 0,1 fração molar de A. Pergunta-se:

  • Os estágios que devem ser colocadas as cargas;
  • Quantos estágios serão necessários.

Passo 1

Essa questão é sobre Ponchon – Savarit e já nos foi fornecido o gráfico. Então, primeiro precisamos marcar os dados sobre as cargas e os produtos de topo e fundo. O produto de topo possui x d = 0,7 . Já as cargas ( 2 cargas) possuem as seguintes características:

F 1 = 25   m o l s

F 2 = 75   m o l s

x f 1 = 0,4 sendo 50 % vaporizada

x f 2 = 0,2   sendo líquida saturada

Quando temos duas cargas no método de Ponchon Savarit, precisamos calcular o z f .

z f = z 1 ∙ F 1 + z 2 ∙ F 2 F _ = z 1 ∙ F 1 + z 2 ∙ F 2 F 1 + F 2

z f = 25 ∙ 0,4 + 75 ∙ 0,2 25 + 75 = 0,25

No gráfico, marcamos com duas estrelas azuis. Marcando uma linha entre as duas cargas, marcamos o ponto que equivale ao z f em laranja.

Passo 2

Não temos nenhuma informação do produto de topo (produto D) e produto de fundo (produto B). Mas podemos utilizar a informação de Razão de Refluxo para calcular o H ∆ D .

R R = 3 = H ∆ D - H 1 H 1 - h 0 = H ∆ D - H 1 λ

H ∆ D = 3 ∙ λ + H 1

Podemos marcar esse ponto no gráfico utilizando a diferença entre vapor e líquido ( λ ), essa diferença está marcada no gráfico.

Passo 3

Com esse ponto do condensador, podemos traçar a reta de balanço global passando pelo condensador, o ponto de carga médio ( z f ) e depois chegando no refervedor, que pode ser determinado através da interseção da reta com o x b .

Passo 4

Depois disso, agora que os pontos do condensador e do refervedor estão marcados. Podemos traçar a reta do destilador até a carga 1 e do refervedor até a carga 2. Quando estivermos traçando os estágios, vamos usar essas retas como referência para saber quando precisamos trocar de ponto de referência entre as seções de absorção, esgotamento e intermediário.

Passo 5

Depois disso, como temos também seção intermediária, teremos ∆ ' , que será a interseção de absorção e de esgotamento. Essa interseção tá marcada de amarelo na figura abaixo.

Os estágios foram traçados conforme a figura a seguir e as retas em vermelho foram utilizadas para determinar os estágios da absorção. Em amarelo são as retas do estágios intermediário. Por fim, as retas verdes foram utilizadas para determinar o refervedor. É muiiito importante lembrar que precisamos também utilizar as curvas de equilíbrio para ver os x e y em equilíbrio.

Portanto, temos 5 estágios na coluna. Os estágios de carga são aqueles em que cortam as cargas. Portanto, são os estágios 2 e 3.

Resposta

5 estágios totais.

Estágios de carga são 2 e 3.