Exercícios Resolvidos de Método de Ponchon - Savarit

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Enunciado

Sabendo que uma coluna de destilação é alimentada com 100   k m o l / h de uma mistura com 50 % n-heptano e 50 % etilbenzeno, em seu ponto de bolha. Determine o número do estágio de ótima localização através do método Ponchon-Savarit.

Dado: x d = 0,9   ,   x b = 0,08 , H Δ D = 98,24   K J / m o l e h f = 25   k m o l / h

Passo 1

O enunciado está nos pedindo para determinar o número do estágio de ótima localização através do método Ponchon-Savrit e para isso nos forneceu os valores da vazão de alimentação de x d ,   x b , H Δ D ,   h f e os gráficos necessários. Então, devemos inicialmente fazer um balanço para encontrar   H Δ B e traçar nossa  reta do balanço global.

Passo 2

Precisamos primeiro, encontrar as vazões da coluna de topo e de fundo. Então, vamos utilizar a seguinte expressão obtida pelo balanço mássico:

D = F ( z f - x b ) x d - x b

Substituindo os valores informados no enunciado temos:

D = 100 ( 0,5 - 0,08 ) 0,9 - 0,08 = 51,22   k m o l / h

Como,

F = D + B

Então,

100 = 51,22 + B

B = 48,78   k m o l / h

Repara que aqui nós temos que usar o balanço mássico e não o balanço de energia, beleza?

Passo 3

Agora podemos calcular o valor de H Δ B usando o balanço de energia, pois já temos o valor da vazão do fundo da coluna. Então,

F   h F = ∆ D + ∆ B

Ou,

F   h F = H ∆ D D + H ∆ B B

Substituindo os valores,

H ∆ B = 100 × 25 - 51,22 × 98,24 48,78 = - 51,9   K J / m o l

Passo 4

Finalmente podemos ir para o gráfico e traçar a reta do balanço global marcando os pontos x d ,   H ∆ D e ( x b , H ∆ B ) , ou seja, ( 0,9 ; 98,24 ) e ( 0,08 ; - 51,9 ) .

Passo 5

Agora, só precisamos traçar as retas dos estágios com o auxílio do diagrama de equilíbrio seguindo os passos que vimos na teoria:

Passo 6

Vamos repetir o processo anterior até que o estágio cruze a nossa reta de operação. Assim, vemos que nossa localização ótima de alimentação é no estágio 4 .

Resposta

Estágio 4 .