Método de Ponchon – Savarit – Razão de Refluxo

Teoria Completa

Importância

Pessssoooal, bora entender como calcular a Razão de Refluxo no método Ponchon Savarit?!?

Só que lembra que a gente viu que tem mais de uma Razão de Refluxo, temos a operacional, a mínima e a total. Vamos ver caso a caso ok?

Razão de Refluxo Operacional

Podemos escrever a Razão de Refluxo Operacional a partir dessa fórmula aqui:

R R = L o D = H ∆ D - H 1 H 1 - h o

E se te pedirem a Razão de Refluxo Interna, pode usar essa fórmula aqui:

R R i n t e r n a = L o V 1 = H ∆ D - H 1 H ∆ D - h o

E vou colocar aqui uma representação simplificada de como retirar esses valores do gráfico, ok? Para isso, vamos usar um gráfico em que todos os estágios já foram determinados, conforme aquele procedimento que vimos, beleza?

E, se por acaso, o condensador fosse total ao invés de parcial, a representação dos pontos que precisamos ficaria desse jeitinho aqui:

Assim, em condensador total, ficam todos os pontos na mesma direção já que o líquido que é o produto de topo ( D ), o líquido que volta para o coluna e o vapor que passa pelo condensador possuem a mesma composição.

Razão de Refluxo Mínima

Para calcular a Razão de Refluxo mínima, a fórmula que devemos usar é a mesma. No entanto, a forma que pegamos no gráfico o ponto do condensador vai mudar. Para pegar esse ponto, vai ser necessário determinar a Linha de amarração que passa pelo ponto de carga e estender essa linha para determinar o H ∆ D m í n i m o , vou mostrar graficamente para ficar mais simples, ok?

Então, precisamos deixar o x e y da carga em equilíbrio. Traçar uma reta entre eles e estender até a vertical x d . Nessa vertical, vamos achar o H ∆ D m í n i m o . E aí a fórmula fica assim:

R R = L o D = H ∆ D m í n i m o - H 1 H 1 - h o

Razão de Refluxo Total

Lembrando do que aprendemos de Razão de Refluxo total, ela ocorre quando nada do produto sai como produto de topo ou fundo, ou seja, tudo que sai do nosso condensador ( que foi o vapor condensado) volta para a coluna de destilação. Como vamos determinar o número de estágios quando tivermos nessa condição?

Nesse caso, vamos considerar que as retas de operação são verticais, pois é como se elas tivessem indo para o infinito, então traçando os estágios na Razão de Refluxo Total, obtemos algo parecido com isso:

Logo, o nosso número mínimo de estágios são 3, que são os pontilhadinhos laranja, beleza?

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Exercício Resolvido #1

Elaboração própria

O que ter uma Razão de Refluxo total implica graficamente?

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Passo 1

A Razão de Refluxo total ocorre quando tudo que sai do nosso condensador ( que foi o vapor condensado) volta para a coluna de destilação. Ai para determinar o número de estágios vamos considerar que as retas de operação são verticais, pois é como se elas estivessem indo para o infinito.

Resposta

Graficamente, vamos considerar que as retas de operação são verticais.

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria

Considerando um sistema que temos Razão de Refluxo total representado pelo diagrama abaixo. Indique a(s) reta(s) de operação e o número de estágios.

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Passo 1

Repara que para o caso de refluxo total, a representação gráfica é diferente das demais. Aqui, nós vamos ter quatro retas de operação representadas pelas retas verticais (roxas) no diagrama.

Passo 2

Beleza, mas e o número de estágio? Esse vamos raciocinar da mesma forma que para os outros casos. Onde os estágios são representados pelas retas diagonais (verdes). Assim, temos um total de quatro estágios.

Resposta

Retas de operação: retas verticais (roxas)

Número de estágios: 4

Exercício Resolvido #3

Elaboração própria

Calcule a Razão de Refluxo Operacional pelo método Ponchon-Savarit sabendo que x d = 0,86 .

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Passo 1

A questão nos deu um gráfico em que todos os estágios já foram determinados, conforme o procedimento que vimos antes. E nos pede para calcular, a Razão de Refluxo Operacional que sabemos que tem a seguinte fórmula:

R R = L o D = H ∆ D - H 1 H 1 - h o

Então, precisamos encontrar os elementos no gráfico para calcular nossa R R .

Passo 2

Precisamos encontrar no gráfico os valores de H ∆ D ,     H 1   e   h o . Conseguimos encontrar o valor de H 1 a partir do encontro do primeiro estágio (primeira reta roxa da direita para a esquerda) com a curva de vapor (curva azul).

Assim, vemos que H 1 = 1 05 00   K J / m o l , lembrando que por ser uma leitura gráfica os valores podem não ser tão certinhos mas encontrando algo próximo a isso está ótimo!

Passo 3

Em seguida, conseguimos encontrar o valor de h o a partir do encontro do primeiro estágio (primeira reta roxa da direita para a esquerda) com a curva de líquido (curva vermelha).

Assim, vemos que h o = 3 950   K J / m o l

Passo 4

Para encontrar o valor de H ∆ D , precisamos primeiro marcar o valor de x d = 0,86 no gráfico.

Repara que traçamos uma reta vertical (em cinza claro) para facilitar na hora de encontrarmos o que queremos, beleza?

Agora, nós vamos ter que o encontro dessa nossa nova reta com a reta de operação (em preto), que vai ser o valor do nosso H ∆ D = 20600   K J / m o l .

Passo 5

Agora que já encontramos todos os nossos elementos no gráfico, podemos (finalmente), calcular o valor da Razão de Refluxo Operacional.

R R = H ∆ D - H 1 H 1 - h o = 20600 - 10500 10500 - 3950

R R = 1,54

Resposta

R R = 1,54

Exercício Resolvido #4

Elaboração própria

Calcule a Razão de Refluxo Interna pelo método Ponchon-Savarit sabendo que x d = 0,86 .

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Passo 1

A questão nos deu um gráfico em que todos os estágios já foram determinados, conforme o procedimento que vimos antes.

Ela nos pede para calcular a Razão de Refluxo Interna que já sabemos que tem a seguinte fórmula:

R R i n t e r n a = L o V 1 = H ∆ D - H 1 H ∆ D - h o

Então, precisamos encontrar os elementos no gráfico para calcular nossa R R i n t e r n a .

Passo 2

Pelo gráfico, conseguimos encontrar diretamente os valores de H 1 e h o . Marcando o valor de x d = 0,86 no gráfico, conseguimos encontrar, ainda, o valor de H ∆ D . Ficando com:

Logo,

H 1 = 10500   K J / m o l

h o = 3950   K J / m o l

H ∆ D = 20600   K J / m o l

Passo 3

Como os valores de H ∆ D ,   H 1   e   h o conseguimos encontrar a Razão de Refluxo Interna:

R R i n t e r n a = H ∆ D - H 1 H ∆ D - h o = 20600 - 10500 20600 - 3950

Então,

R R i n t e r n a = 0,61