Resolução direta sem reação química
Destilação: Alimenta-se uma coluna de destilação com
de um vinho com
em peso de etanol. O produto destilado possui
em peso de etanol e equivale a
do peso da alimentação. Calcule o peso do resíduo da destilação, sua composição e a perda horária de etanol.
Destilação: Alimenta-se uma coluna de destilação com
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:
- O peso do resíduo da destilação.
- A composição do resíduo.
- 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:
Substituindo os valores:
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:
A quantidade de etanol no destilado é:
Agora, podemos encontrar a quantidade de etanol no resíduo (E_R):
Para encontrar a concentração de etanol no resíduo (x_R):
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:
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