No processo de destilação descrito na figura, a alimentação tem uma mistura de de benzeno e de tolueno. O destilado tem composição de 10% (molar) de tolueno e, na base, a composição de saída é de 80% (molar) em tolueno. Além disso, a razão de refluxo (refluxo/destilado) é 3.
Determine o refluxo na coluna, em kmol/h, e a composição dessa corrente, em %(molar).
Passo 1
Essa questão pede para a gente calcular a vazão e a composição do refluxo. E para isso vamos precisar fazer algumas contas de balanço de massa.
No entanto, para a gente fazer o balanço de massa, se a vazão for molar, a composição das correntes também devem ser informadas em porcentagens molares. Caso a vazão seja mássica, a composição deve ser dada em porcentagens mássicas.
Logo, ou precisamos usar tudo em molar ou tudo em base mássica. Nesse caso, como a questão pede os resultados em mol, vamos converter a alimentação para mols, ok?
Passo 2
Sabemos que a alimentação possui de benzeno e de tolueno. A massa molar do benzeno é e a massa molar do tolueno é . Logo, vamos converter para número de mols.
Logo, podemos calcular a composição em fração molar da alimentação:
E a nossa carga em mols é .
Passo 3
Agora sim podemos realizar nosso balanço de massa, lembrando que a soma das correntes que entram deve ser igual a soma das correntes que saem:
Logo:
Em termos de composição, podemos dizer que:
Substituindo, temos que:
Obs: A gente fez a substituição das composições de benzeno, ok? Lembrando que a composição do benzeno e tolueno soma ou 1.
Então o sistema a resolver é:
E resolvendo esse sistema, temos que:
Passo 4
Foi pedido que a gente calculasse a vazão do refluxo da coluna. Sabemos que a razão de refluxo é dada por:
Sabemos que a , logo conseguimos calcular o refluxo.
Passo 5
A última coisa que precisamos determinar nessa questão é a composição do refluxo. No entanto, para isso, não vamos precisar fazer contas, pois o nosso condensador é total, então a corrente do refluxo e do destilado possuem as mesmas propriedades e composição. A única diferença é que elas foram divididas. Logo, a composição também é de tolueno e de benzeno.
Resposta
de tolueno e de benzeno