Resolução direta sem reação química
Destilação: Alimenta-se uma coluna de destilação com 1.000 kg / h de um vinho com 10 % em peso de etanol. O produto destilado possui 60 % em peso de etanol e equivale a 1 / 10 do peso da alimentação. Calcule o peso do resíduo da destilação, sua composição e a perda horária de etanol.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado nos apresenta um problema de destilação, que é um processo usado para separar componentes de uma mistura com base nas diferenças de seus pontos de ebulição. No caso, temos um vinho que contém 10% de etanol em peso sendo alimentado a uma coluna de destilação. O produto que sai como destilado tem 60% de etanol e representa 1/10 do peso da alimentação. Vamos precisar usar balanços de massa, que ajudam a determinar quantidades desconhecidas em processos químicos. Nosso objetivo é calcular:
  1. O peso do resíduo da destilação.
  2. A composição do resíduo.
  3. A perda horária de etanol.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as informações que temos:
  • Alimentação (F): 1000 kg/h
  • Concentração de etanol na alimentação (z_E): 10%
  • Concentração de etanol no destilado (D, x_D): 60%
  • Quantidade de destilado (D): 1/10 da alimentação, ou seja, 100 kg/h

Passo 3

Agora, vamos calcular o peso do resíduo da destilação ®. Sabemos que o resíduo é o que sobra da alimentação após a retirada do destilado. Então:
R = F - D
Substituindo os valores:
R = 1000 , kg/h - 100 , kg/h = 900 , kg/h

Passo 4

Em seguida, vamos determinar a composição do resíduo em etanol. Para isso, vamos usar o balanço de massa de componentes. A ideia é que a quantidade total de etanol na alimentação deve ser igual à soma do etanol no destilado e no resíduo.
Primeiro, calculamos a quantidade de etanol na alimentação:
Ethanol na alimentação = F times zE = 1000 , kg/h times 0,10 = 100 , kg/h çã
A quantidade de etanol no destilado é:
Ethanol no destilado = D times xD = 100 , kg/h times 0,60 = 60 , kg/h
Agora, podemos encontrar a quantidade de etanol no resíduo (E_R):
ER = Ethanol na alimentação - Ethanol no destilado = 100 , kg/h - 60 , kg/h = 40 , kg/h çã
Para encontrar a concentração de etanol no resíduo (x_R):
xR = ERR = 40 , kg/h900 , kg/h approx 0,0444 , ou , 4,44%

Passo 5

Finalmente, vamos calcular a perda horária de etanol. A “perda” refere-se à quantidade de etanol que não está presente no produto final ou no resíduo e que, portanto, foi perdida no processo. No entanto, neste caso, não há informações adicionais sobre perdas, então podemos assumir que toda a quantidade de etanol está balanceada entre o destilado e o resíduo. Portanto:
Perda horária de etanol = 0 , kg/h á

Resposta

  • Peso do resíduo da destilação: 900 kg/h
  • Composição do resíduo: 4,44% em peso de etanol
  • Perda horária de etanol: 0 kg/h

Exercícios relacionados