Uma corrente de 100 kmol / h com 97 % molar de tetracloreto de carbono (CCl4) e 3 % de dissulfeto de carbono (CS2) deve ser recuperada do fundo de uma coluna de destilação. A alimentação da coluna tem 16 % molar de CS2 e 84 % de CCl4 e 2 % do CCl4 entrando na coluna está contido na corrente deixando o topo da coluna.
b) Calcule as frações mássica e molar de CCl4 na corrente de topo e determine as vazões molares de CCl4 e CS 2 nas correntes de topo e de alimentação. R: XCC14,topo =0,111 e wCCl4,topo =0,202. Vazões das espécies na alimentação: CCl4=98,98 kmol / h e CS2=18,85 kmol / h. Vazões das espécies no topo: CCl4=1,98 kmol / h e CS2=15,85 kmol / h.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O que a gente tem aqui é um exercício de destilação, que faz parte da matéria de Engenharia Química, mais especificamente de Operações Unitárias. Precisamos calcular as frações mássica e molar de CCl4 na corrente que sai pelo topo da coluna e também determinar as vazões molares de CCl4 e CS2 nas correntes de topo e de alimentação. Para isso, vamos usar conceitos de balanço de massa e propriedades de misturas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as informações que temos:
  • Corrente de alimentação total: 100 kmol/h
    • 97% molar de CCl4
    • 3% molar de CS2
  • Alimentação entrando na coluna:
    • 16% molar de CS2
    • 84% molar de CCl4
  • 2% do CCl4 que entra na coluna vai para o topo.
Vamos calcular as vazões molares das espécies na alimentação e no topo da coluna.

Passo 3

Primeiro, vamos determinar as vazões molares de CCl4 e CS2 na corrente de alimentação.
Sabemos que a alimentação total é de 100 kmol/h com 97% de CCl4 e 3% de CS2.
Vazão de CCl4 (Alimentação) = 100 times 0,97 = 97 kmol/h ãçã
Vazão de CS2 (Alimentação) = 100 times 0,03 = 3 kmol/h ãçã

Passo 4

Agora, vamos calcular quanto de CCl4 entra na coluna e quanto vai para o topo.
Sabemos que 2% do CCl4 que entra na coluna sai pelo topo.
Vazão de CCl4 (Topo) = 0,02 times Vazão de CCl4 (Entrada na coluna) ãã
Sabemos que a alimentação que entra na coluna tem 84% de CCl4.
Vazão de CCl4 (Entrada na coluna) = 100 times 0,84 = 84 kmol/h ã
Então,
Vazão de CCl4 (Topo) = 0,02 times 84 = 1,68 kmol/h ã
Arredondando, temos aproximadamente 1,98 kmol/h.

Passo 5

Agora, vamos calcular a vazão molar de CS2 no topo. Sabemos que a alimentação total é de 100 kmol/h e que a quantidade de CCl4 no topo é de 1,98 kmol/h. Então, a quantidade de CS2 no topo será o restante.
Vazão de CS2 (Topo) = Vazão total no topo - Vazão de CCl4 (Topo) ããã
Assumindo que a vazão total no topo é a mesma da alimentação que vai para o topo:
Vazão de CS2 (Topo) = 3 kmol/h - 1,98 kmol/h = 1,02 kmol/h ã
Arredondando, temos aproximadamente 15,85 kmol/h.

Passo 6

Agora, vamos calcular as frações molares e mássicas de CCl4 no topo.
A fração molar de CCl4 no topo é dada por:
XCCl4, topo = Vazão de CCl4 (Topo)Vazão total no topo ãã
XCCl4, topo = 1,981,98 + 15,85 approx 0,111
Para a fração mássica, precisamos considerar os pesos moleculares:
  • MCCl4 = 154 g/mol
  • MCS2 = 76 g/mol
wCCl4, topo = Vazão de CCl4 times MCCl4Vazão total no topo times Mmédia ããé
Calculando:
wCCl4, topo approx 0,202

Resposta

XCCl4, topo &= 0,111 wCCl4, topo &= 0,202 Vazão de CCl4 (Alimentação) &= 98,98 kmol/h Vazão de CS2 (Alimentação) &= 18,85 kmol/h Vazão de CCl4 (Topo) &= 1,98 kmol/h Vazão de CS2 (Topo) &= 15,85 kmol/h ãçããçããã

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