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.
Nessas condições e considerando de eficiência, o diagrama de equilíbrio com os estágios operacionais possui o seguinte formato:
Considerando que a eficiência de Murphree na fase vapor é de apenas , determine o número de estágios necessários.
Passo 1
A questão pede para calcularmos o número de estágios necessários quando a eficiência de Murphree na fase vapor for .
Para isso, precisamos traçar novamente a nossa curva de equilíbrio, mas considerando que a altura da fase vapor é da altura original.
Como a fase vapor está representada pelo eixo , vertical, então marcamos na figura a seguir da altura original e vamos retraçar a curva com a linha pontilhada preta.
A linha pontilhada preta é, portanto, a nossa curva de equilíbrio considerando nossa nova eficiência.
Passo 2
Agora que temos uma nova curva de equilíbrio, precisaremos retraçar os estágios, seguindo as mesmas regrinhas de antes. Começaremos de , quando passar da reta de carga, trocaremos de curva de operação e seguiremos traçando estágios até chegar a .
Na figura acima, os novos estágios estão representados em rosa. Contando os estágios, vemos que são 10 estágios, o que é bem maior que o número de estágios considerando a eficiência de .
Resposta
10 estágios.