Exercícios Resolvidos de Método Mc-Cabe Thiele Analítico

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Enunciado

Determine apenas através de fórmulas, ou seja, utilizando o método Mc-Cabe Thiele Analítico, a razão de refluxo mínima de uma coluna de destilação com as seguintes condições:

Destilar 200 mol/h de uma mistura binária, líquida saturada, formada por 60% de benzeno e 40% de tolueno em base molar. Deve-se produzir um destilado com 95% molar de benzeno e um produto de fundo com 5% molar de benzeno. A alimentação é líquido saturado. A volatilidade relativa é constante e igual a 5.

Passo 1

Nós precisamos calcular a Razão de Refluxo Mínima. De acordo com as fórmulas que vimos para o método analítico, podemos utilizar as seguintes equações para fazer essas contas:

R R m í n i m a = L m í n i m a   D = x d - y f y f - x f

Onde x d é a composição do produto de topo e y f e x f são as composições de vapor e líquido da carga. Lembrando que para cargas bifásicas, a relação das composições fica:

y f = α   x f 1 + α - 1   x f

Passo 2

Portanto, a primeira coisa que vamos fazer é avaliar a nossa carga. Sabemos que ela é líquida saturada, então a composição de 60 % de benzeno ( que é o componente mais leve) se refere ao z f , mas também ao nosso x f .

Então, x f = z f = 0,60 . Já o y f , por sua vez, pode ser calculado pela seguinte fórmula:

y f = α   x f 1 + α - 1   x f

Então, substituindo a volatilidade relativa dada no enunciado, temos que:

y f = α   x f 1 + α - 1   x f = 5   ∙ 0,60 1 + 5 - 1   ∙ 0,60 = 0.88

Passo 3

O próximo passo será calcular a razão de refluxo mínima, utilizando também a composição do produto de topo x d = 0,95 . Então, bora substituir na nossa fórmula!

R R m í n i m a = x d - y f y f - x f = 0,95 - 0,88 0,88 - 0,60 = 0,25

Portanto, achamos nossa razão de refluxoooooooo mínima!

Resposta

R R m í n i m a = 0,25