Uma coluna de fracionamento completa é projetada para separar 30 ton/h de uma mistura com 40% de benzeno e 60% de tolueno. A separação é para produzir um produto de topo com 97% (m/m) e produto de fundo com 98% (m/m). Razão de reflujo é 3,5 mols para 1 mol de produto de topo. O calor latente do benzeno e tolueno são, 7360 e 7960 cal/mol, respectivamente. Benzeno e tolueno formam uma mistura ideal com volatilidade relativa média de 2,5; a curva de equilíbrio é mostrada na figura a seguir. A temperatura do ponto de bolha mistura na alimentação é de 95°C a pressão de 1 atm.
(a) Calcular as taxas molares dos produtos de topo e fundo da coluna.
(b) Determinar o número ideal de estágios e a localização do prato de alimentação para:
i) a alimentação é constituída de líquido saturado (ou na temp. de ponto de bolha)
ii) a alimentação é líquido frio a 20 °C (calor específico = 0,44 cal/g °C)
iii) se a alimentação é constituída de uma mistura (2/3 de vapor e 1/3 de líquido)
(c) se vapor de água saturado (1,36 atm efetiva) é utilizado como fluido de aquecimento, calcular o consumo de vapor de água no referededor para os três casos do item b, negligenciando as perdas de calor e considerando que o reflujo é saturado.
(d) calcular o consumo de água de refrigeração no topo da coluna, se a temperatura de entrada e saída da água é, 25 °C e 40°C, respectivamente, e empregada na condensação total do vapor no topo da coluna.
