Uma coluna de fracionamento separa uma mistura de vapor saturado contendo 50 % molar de A e 50 % molar de B entrando na torre a uma taxa de
. O produto do topo da coluna possui
de A e o produto de fundo possui 96 % de B. A razão de refluxo é 2,09.
Determine:
d) A taxa de destilado e a taxa de resíduo.
Considere que a coluna de fracionamento é constituída de um condensador total e um fervedor parcial.
As condições de equilíbrio do componente A são:
Determine:
d) A taxa de destilado e a taxa de resíduo.
Considere que a coluna de fracionamento é constituída de um condensador total e um fervedor parcial.
As condições de equilíbrio do componente A são:
x | 0,03 | 0,06 | 0,11 | 0,14 | 0,26 | 0,39 | 0,53 | 0,66 | 0,76 | 0,86 | 1,00 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
y | 0,08 | 0,16 | 0,27 | 0,33 | 0,50 | 0,63 | 0,73 | 0,83 | 0,88 | 0,93 | 1,00 |
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre coluna de fracionamento! A gente tem uma mistura de vapor com 50% molar de A e 50% de B entrando na torre a
. O produto que sai de cima tem 95% de A, e o que sai de baixo tem 96% de B. A razão de refluxo é 2,09. Nosso objetivo aqui é encontrar as taxas de destilado (D) e resíduo ®. Para isso, vamos usar balanços de massa e alguns conceitos de equilíbrio de fases que estão na tabela fornecida.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que na coluna de fracionamento, a massa total entrando é igual à massa total saindo. Então, temos:
Onde:
-
é a taxa de alimentação, que é , -
é a taxa de destilado, -
é a taxa de resíduo.
Passo 3
Agora, vamos fazer o balanço de matéria para o componente A. A quantidade de A entrando na coluna é:
Onde
é a fração molar de A na alimentação.
Passo 4
A quantidade de A no destilado e no resíduo é dada por:
Sabemos que
(fração de A no destilado) e
(já que a fração de B no resíduo é 96%, então a de A é 4%).
Substituindo:
Passo 5
Usando o balanço total, sabemos que
. Vamos substituir isso na equação anterior:
Passo 6
Vamos resolver essa equação para encontrar D:
Passo 7
Agora que temos D, podemos encontrar R usando
:
Resposta
A taxa de destilado é aproximadamente
e a taxa de resíduo é aproximadamente
.