A unidade de separação foi projetada para separar, a 1 atm, uma solução aquosa de etanol com de etanol. A vazão de carga é de , líquida subresfriada condensando um mol de vapor para cada quatro moles no prato de alimentação. Esta coluna está equipada com condensador parcial e usa vapor de arraste. O produto de topo deve ter de etanol e o produto de fundo . Deve-se assumir vazões molares constantes e considerar a Razão de Refluxo Operacional igual a 3. O vapor é vapor d’água puro saturado. Determine:
- A vazão do vapor d’água utilizado.
Passo 1
Em exercícios de coluna de destilação, a primeira etapa é desenhar a coluna de destilação, indicando as informações relevantes dadas no enunciado.
A próxima etapa será calcular a vazão de vapor, utilizando balanço de massa e a informção sobre a Razão de Refluxo dada.
Passo 2
A Equação geral para balancear essa equação é dada por:
E o balanço por componente fica sem o termo do , pois o vapor só possui água.
Podemos substituir os valores que temos:
Até o momento, temos apenas duas equações e três incógnitas, então vamos construir a terceira equação usando a informação da Razão de Refluxo.
Para relacionar a vazão de líquido e a vazão de vapor, vamos precisar avaliar a imagem abaixo, já que parte do vapor é condensado pela carga.
E sabemos que:
Então, podemos substuir o na expressão do e encontrar que:
Então, nossas 3 equações são:
Resolvendo esse sisteminha, obtemos que:
Portanto, é a vazão de vapor d’água utilizado.