(Nilo, p. 183, q. 13) Uma mistura líquida contendo, em massa, de benzeno (B), de tolueno (T) e 45,0% de o-xileno (X) é carga de uma unidade de destilação com duas colunas em série. Na primeira coluna, a composição mássica do resíduo deverá ser: e X e a recuperação de o-xileno será de . O destilado desta coluna é carga de uma segunda coluna de destilação, cujo destilado contém (em base mássica) de B e 1,0% de T. Deseja-se recuperar, no destilado desta segunda coluna, do benzeno presente na carga desta coluna. Se a carga da unidade de destilação é , calcule:
b) A composição mássica do resíduo da segunda coluna. R: 4,55% de B, 92,05% de T e 3,4% de X .

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma mistura líquida com 30% de benzeno (B), 25% de tolueno (T) e 45% de o-xileno (X). Essa mistura passa por duas colunas de destilação em série. Na segunda coluna, o destilado contém 99% de benzeno e 1% de tolueno, e queremos recuperar 96% do benzeno presente nessa carga. A carga total é de 1000 kg/h. Nosso objetivo aqui é encontrar a composição mássica do resíduo da segunda coluna, ou seja, quanto de cada componente sobra após a destilação. Para resolver isso, vamos usar balanços de massa e entender como funciona o processo de destilação.

Passo 2

Primeiro, vamos focar na segunda coluna de destilação. Sabemos que o destilado (D2) dessa coluna contém 99% de benzeno e 1% de tolueno. Queremos recuperar 96% do benzeno presente na carga dessa coluna, que chamaremos de F2.
Vamos chamar:
  • = destilado da segunda coluna
  • = resíduo da segunda coluna
O balanço de massa para a segunda coluna será:

Passo 3

Agora, vamos fazer o balanço específico para o benzeno. Sabemos que queremos recuperar 96% do benzeno na carga , então:
Como o destilado contém 99% de benzeno:
Igualando as duas expressões:

Passo 4

Vamos também considerar os outros componentes. Sabemos que o destilado contém 1% de tolueno e o restante é o-xileno. Portanto:
ã
Agora, vamos lembrar que a soma das porcentagens na composição do resíduo deve ser 100%. Então, se temos 4,55% de benzeno, 92,05% de tolueno e 3,4% de o-xileno no resíduo, isso totaliza 100%.

Passo 5

Com base nesses balanços e nas porcentagens fornecidas, podemos calcular as quantidades de cada componente no resíduo :
í
í
í
Essas porcentagens garantem que o balanço de massa seja respeitado e que as recuperações estejam de acordo com o que foi solicitado na quest��o.

Resposta

A composição mássica do resíduo da segunda coluna é de 4,55% de benzeno (B), 92,05% de tolueno (T) e 3,4% de o-xileno (X).

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(Nilo, p. 185, q. 21) Uma corrente gasosa na vazão de contendo (molar) de e restante de hidrocarbonetos é tratada em uma coluna absorvedora para reduzir o teor de a 1,00% (molar). O solvente é uma solução de MEA (mono-etanol-amina) que contém 0,15 mol de por mol de MEA. A solução rica em não deverá conter mais do que de por mol de MEA. Considerando desprezível a absorção de hidrocarbonetos pela solução de MEA, calcule:
a) A % de absorção de na coluna absorvedora. R: .
(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:
b) O teor molar de propano na mistura gasosa efluente da coluna. R: 1,1%.
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b) A vazão mássica da solução de MEA que alimenta a coluna. R: 1309,66kg/h.
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c) A vazão volumétrica nas do gás tratado (considere comportamento ideal). .