Uma mistura líquida equimolar de benzeno e tolueno é separada em duas
correntes de produto por uma coluna de destilação. Um fluxograma do processo e uma descrição simplificada do que
acontece são mostrados a seguir.
Dentro da coluna, uma corrente líquida desce enquanto uma corrente gasosa sobe. Em cada ponto da coluna, uma
parte do líquido vaporiza e uma parte do vapor condensa. O vapor que deixa o topo da coluna, contendo 97% molar
de benzeno, é completamente condensado e separado em duas frações iguais: uma delas é retirada como produto de
topo, e a outra (o refluxo) é recirculada ao topo da coluna. O produto de topo contém 89,2% do benzeno que alimenta
a coluna. O líquido que deixa o fundo da coluna alimenta um refervedor parcial, no qual 45% do líquido são
vaporizados. O vapor gerado no refervedor retorna ao fundo da coluna, constituindo a corrente de vapor ascendente,
e o líquido residual é retirado como produto de fundo. As composições das correntes que saem do refervedor estão
governadas pela relação:
yB/(1− yB)
xB/(1− xB)
= 2,25
onde yB e xB são as frações molares de benzeno nas correntes de vapor e líquido, respectivamente.
a) Tome como base 100 mol de alimentação da coluna. Desenhe e rotule completamente o fluxograma, e para caa
um dos quatro subsistemas (o processo global, a coluna, o condensador e o refervedor) faça a análise dos graus de
liberdade e identifique um sistema por onde possa começar a análise do processo (um que tenha zero graus de
liberdade).
b) Escreva em ordem as equações que você resolveria para calcular todas as incógnitas, indicando as variáveis para
as quais cada equação seria resolvida. Não faça nenhum cálculo nesta parte.
c) Calcule as vazões molares da corrente de produto de topo, a fração molar de benzeno na corrente de produto de
fundo, e a percentagem de recuperação do tolueno no produto de fundo (100 × mols de tolueno no fundo/mols de
tolueno na alimentação)
