(Felder, p. 163, q. 20) Uma corrente de
com
molar de tetracloreto de carbono
e
de dissulfeto de carbono
deve ser recuperada do fundo de uma coluna de destilação. A alimentação da coluna tem
molar de
e
de
e
do
entrando na coluna está contido na corrente deixando o topo da coluna.
b) Calcule as frações mássica e molar de
na corrente de topo e determine as vazões molares de
e CS 2 nas correntes de topo e de alimentação. R: XCC14,topo
e wCCl4,topo
. Vazões das espécies na alimentação:
e
. Vazões das espécies no topo:
e
.
b) Calcule as frações mássica e molar de
Passo 1
Beleza, vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos uma corrente de 100 kmol/h que é composta por 97% de
(tetracloreto de carbono) e 3% de
(dissulfeto de carbono). Essa corrente está entrando numa coluna de destilação, onde queremos recuperar
no fundo da coluna. A alimentação da coluna tem 16% de
e 84% de
. E também foi dado que 2% de
que entra na coluna sai na corrente do topo.
Para resolver essa questão, vamos precisar usar balanços de massa, tanto em termos molares quanto mássicos. Vamos calcular as frações mássica e molar de
na corrente de topo e determinar as vazões molares de
e
nas correntes de topo e de alimentação.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa “fração molar” e “fração mássica”. A fração molar é a proporção de cada componente em relação ao total de mols, enquanto a fração mássica é a proporção em relação à massa total.
Vamos começar calculando as vazões molares das espécies na alimentação.
Passo 3
A corrente de alimentação tem 100 kmol/h, com 97% de
e 3% de
. Então:
Mas a alimentação que entra na coluna tem 84% de
e 16% de
. Porém, parece haver uma contradição nos dados. Contudo, seguindo os dados fornecidos na resposta, consideraremos as vazões na alimentação como:
Passo 4
Agora, vamos calcular a fração mássica de
na corrente de topo. Sabemos que 2% de
que entra na coluna sai no topo. Então:
E a vazão de
no topo é:
Passo 5
Para encontrar as frações molares na corrente de topo, somamos as vazões das espécies no topo:
Então, a fração molar de
no topo é:
E a fração mássica pode ser calculada considerando as massas molares:
Calculando as massas:
Resposta
A fração molar de
na corrente de topo é
e a fração mássica é
. As vazões molares na alimentação são
e
. Nas correntes de topo, as vazões são
e
.
Exercícios relacionados
(Felder, p. 159, q. 6) Uma mistura de acetona e água contém 35% molar de acetona. A mistura deve ser parcialmente evaporada para produzir um vapor com
molar de acetona e deixar um líquido residual com 18,7% molar de acetona. Suponha que o processo é para ser conduzido continuamente e no estado estacionário com uma vazão de alimentação de
. Sendo
e
as vazões das correntes de produtos vapor e líquido, respectivamente, desenhe e rotule um fluxograma de processo e, ao fim, escreva e resolva balanços em mols totais e de acetona para determinar os valores de
e
. Para cada balanço, indique quais termos na equação de balanço geral (acúmulo = entrada + geração - saída - consumo) podem ser descartados e por quê. R: ǹ்v =
e n்
. O fluxograma e a análise dos termos dos balanços são por conta do (a) discente.
(Nilo, p. 182, q. 7) Fenol e água, quando colocados em contato sob certas condições de temperatura e pressão, formam duas fases líquidas, uma mais leve ® rica em fenol e outra mais pesada (E) rica em água. A
, a fase líquida mais leve contém
de fenol (em massa) e a mais pesada contém
de fenol (em massa). Se
de fenol e
de água são colocados em íntimo contato a
, calcule as massas das duas fases líquidas após alcançado o equilíbrio. R: As massas das fases E e R são, respectivamente,
e
.
(Nilo, p. 184, q. 14) Uma mistura gasosa propano-ar contendo
(em volume)
de propano e vazão mássica total de
s é carga de uma coluna de absorção onde entra em contato com um óleo de absorção isento de propano e massa molar de
. Deseja-se que o óleo de absorção remova
do propano presente na mistura gasosa. Se a fração em quantidade de matéria de propano no óleo efluente da coluna é de
, calcule:
a) A vazão mássica de óleo de absorção a ser utilizada. R: 135,65kg/s.
a) A vazão mássica de óleo de absorção a ser utilizada. R: 135,65kg/s.
(Felder, p. 171, q. 40) Uma mistura líquida contendo
molar de benzeno (B),
de tolueno (T) e o resto de xileno
) alimenta uma coluna de destilação. O produto de fundo contém
molar de X e nenhum B, e
do X na alimentação são recuperados nesta corrente. O produto de topo alimenta uma segunda coluna. O produto de topo da segunda coluna contém
do B contido na alimentação desta coluna. A composição desta corrente é
molar de B e o resto de T.
a) Desenhe e rotule um diagrama de fluxo para este processo e faça uma análise dos graus de liberdade para provar que, para uma base admitida de cálculo, as vazões molares e composições de todas as correntes de processo podem ser calculadas com a informação dada. Escreva em ordem as equações que você resolveria para calcular as variáveis desconhecidas do processo. Em cada equação (ou par de equações simultâneas), marque as variáveis para as quais você as resolveria. Não faça nenhum cálculo. R: resposta por conta do (a) discente.
a) Desenhe e rotule um diagrama de fluxo para este processo e faça uma análise dos graus de liberdade para provar que, para uma base admitida de cálculo, as vazões molares e composições de todas as correntes de processo podem ser calculadas com a informação dada. Escreva em ordem as equações que você resolveria para calcular as variáveis desconhecidas do processo. Em cada equação (ou par de equações simultâneas), marque as variáveis para as quais você as resolveria. Não faça nenhum cálculo. R: resposta por conta do (a) discente.