Destilação-Exercícios Resolvidos-Equação de Antoine

Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 1 UNIDADE 1 DESTILAÇÃO Parte 1 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Exemplo 1 Calcule a pressão de vapor dos compostos abaixo utilizando a equação de Antoine para as temperaturas de 10 20 e 30ºC Dados Fonte Felder R M Rousseau R W Princípios Elementares dos Processos Químicos 3ª Ed Rio de Janeiro LTC 2013 Clorobenzeno A 710690 B 1500 C 224 R P10oC 497mmHg P20oC 911mmHg P30oC 159mmHg Benzeno A 689272 B 1203531 C 219888 R P10oC 4544mmHg P20oC 751mmHg P30oC 11924mmHg nheptano A 690253 B 1267828 C 216823 R P10oC 2056mmHg P20oC 354mmHg P30oC 5834mmHg 2 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Clorobenzeno A 710690 B 1500 C 224 Para T 10oC 224 10 1 500 710690 P log 10 C T B A P log 10 0 696644 P log 10 Da propriedade de logaritmos log10 a b a 10b 0696644 P 10 4 97mmHg 10 C P o 3 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Clorobenzeno A 710690 B 1500 C 224 Para T 20oC 224 20 1 500 710690 P log 10 C T B A P log 10 0 959359 P log 10 0959359 10 P 911mmHg 20 C P o 4 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Clorobenzeno A 710690 B 1500 C 224 Para T 30oC 224 30 1 500 710690 P log 10 C T B A P log 10 1 201388 P log 10 1 201388 10 P 15 9 mmHg 30 C P o 5 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Benzeno A 689272 B 1203531 C 219888 Para T 10oC 219888 10 1 203531 6 89272 P log 10 C T B A P log 10 1657427 P log 10 1 657427 10 P 4544mmHg 10 C P o 6 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Benzeno A 689272 B 1203531 C 219888 Para T 20oC 219888 20 1 203531 6 89272 P log 10 C T B A P log 10 1875666 P log 10 1 875666 10 P 7510mmHg 20 C P o 7 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Benzeno A 689272 B 1203531 C 219888 Para T 30oC 219888 30 1 203531 6 89272 P log 10 C T B A P log 10 2 076438 P log 10 2076438 10 P 11924mmHg 30 C P o 8 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução nheptano A 690253 B 1267828 C 216823 Para T 10oC 216823 10 1 267828 6 90253 P log 10 C T B A P log 10 1313026 P log 10 1 313026 10 P 2056mmHg 10 C P o 9 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução nheptano A 690253 B 1267828 C 216823 Para T 20oC 216823 20 1 267828 6 90253 P log 10 C T B A P log 10 1549047 P log 10 1 549047 10 P 35 4 mmHg 20 C P o 10 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução nheptano A 690253 B 1267828 C 216823 Para T 30oC 216823 30 1 267828 6 90253 P log 10 C T B A P log 10 176594 P log 10 1 76594 10 P 5835mmHg 30 C P o 11 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Exemplo 2 Ar e água líquida estão contidos em um recipiente fechado a 75oC e 760mmHg Calcule a composição molar da fase gasosa Dados PH2O75oC 289mmHg R yH2O 0380 yarseco 0620 12 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Dados T 75oC P 760mmHg PH2O75oC 289mmHg P T y P P i i i Lei de Raoult um componente condensável T P P y P H2O H2O H2O T P P y H2O H2O P T P y 2O H H2O 760 289 y H2O 0 38 y H2O 0 62 y arseco 13 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Exemplo 3 Um gás contendo 1 molar de etano C2H6 está em contato com água a 20oC e 20atm Estime a fração molar de etano dissolvido Dados Hetano 20oC 263x104 atmfração molar Obs solução diluída hidrocarbonetos são geralmente insolúveis em água R xetano 760x106 mol etanomol 14 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Dados T 20oC P 20atm yetano 001 Hetano 20oC 263x104 atmfração molar Lei de Henry solução diluída x H T y P P i i i i x H T y P i i i T H P y x tan o e tan o e etan o 4 etan o 63x10 2 0 01 20 x 6 etano 67 x10 x 15 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Exemplo 4 Uma mistura líquida equimolar de benzeno B e tolueno T está em equilíbrio com seu vapor a 30oC Quais são a pressão e composição do vapor Dados Benzeno A 6906 B 1211 C 2208 Tolueno A 69533 B 13439 C 21938 Obs componentes estruturalmente semelhantes R P 779mmHg yB 0764 yT 0236 16 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Benzeno A 6906 B 1211 C 2208 Tolueno A 69533 B 13439 C 21938 Para benzeno 220 8 30 1 211 6 906 P log 10 C T B A P log 10 2 07745 P log 10 207745 10 P 119 5 mmHg 30 C P o 17 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Benzeno A 6906 B 1211 C 2208 Tolueno A 69533 B 13439 C 21938 Para tolueno 21938 30 1 343 9 6 9533 P log 10 C T B A P log 10 1564335 P log 10 1 564335 10 P 36 7 mmHg 30 C P o 18 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Solução Dados T 30oC x P T y P P i i i i Lei de Raoult multicomponente x P T y P P B B B B x P T y P P T T T T Cálculo das pressões parciais x P T P B B Mistura líquida equimolar B 119 5 50 PB 59 8 mmHg PB x P T P T T T 3667 50 PT 18 4 mmHg PT 18 4 59 8 P P P T B 78 2 mmHg P 19 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva x P T y P P B B B B y P P T T Cálculo da composição do vapor y P P B B P P y B B 2 78 yB 59 8 0 76 yB P P y T T 2 78 yT 18 4 0 24 yT x P T y P P T T T T 20 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Exemplo 5 1 Uma mistura contendo 30 de Benzeno a 95ºC encontrase em que estado 2 Qual a temperatura de ebulição de uma mistura contendo 50 de Benzeno e qual a composição do primeiro vapor formado 3 Qual a temperatura de condensação de uma mistura contendo 20 de Benzeno e qual a composição da primeira gota formada 4 Calcule a composição do líquido em equilíbrio com um vapor que contém 80 de benzeno e 20 de tolueno a 95ºC R líquido R Te 91oC yB 074 yT 026 R Tc 107oC xB 01 xT 09 R xB 04 yB 06 21 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva Diagrama de Ponto de Ebulição Benzeno Tolueno 22 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 1 UNIDADE 1 DESTILAÇÃO Parte 2 EXERCÍCIOS RESOLVIDOS Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 2 Exemplo 1 Uma mistura equimolar nheptano noctano é sujeita a uma destilação súbita a 30oC e 1atm de modo que 60 molar da alimentação são vaporizados Determine as composições do líquido e do vapor que se obtém e as correntes de vapor e de líquido para uma alimentação de 100kmolh A curva de equilíbrio líquidovapor para este sistema está representada na figura a seguir Dados zF 05 VF f 06 Equação da reta operatória x f 1 f f z 1 y Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 3 R x 039 y 058 V 579kmolh L 421kmolh Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 4 Solução x f 1 f f z 1 y Dados zF 05 f VF 06 F 100kmolh Equação da reta operatória x 60 60 1 60 50 y 0 67x 0 83 y Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 5 x 039 y 058 Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 6 Solução x y x F z V F Vy Lx FzF Balanço parcial V F L V L F Balanço global Vy V x F FzF Vy Vx Fx FzF Vx Vy Fx FzF Dados zF 05 f VF 06 F 100kmolh 0 39 58 0 0 39 50 100 V 57 9 kmolh V 57 9 100 V F L V L F L 421 kmolh Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 7 Exemplo 2 10kmolh de uma mistura com 50 molar de n heptano e um outro componente são submetidos a uma destilação súbita Sabese que a fração molar de nheptano na fase gasosa está relacionada com a fração molar na fase líquida nas condições de pressão e temperatura dentro do sistema por y 5x Sabendo que a composição de nheptano na fase vapor é y 098 calcule as vazões de vapor e de líquido que saem do destilador Dados zF 05 F 10kmolh y 098 Equações V L F y 5x Vy Lx FzF Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 8 R L 61kmolh V 39kmolh Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 9 Solução Composição de líquido e vapor Dados F 10kmolh zF 05 y 098 x y x F z V F 5x y 5 0 98 x 5 y x 0196 x Vy Lx FzF Balanço parcial V F L V L F Balanço global Vy V x F FzF Vy Vx Fx FzF Vx Vy Fx FzF Operações Unitárias Envolvendo Transferência de Massa Unidade 1 Destilação Profa Maria das Graças Enrique da Silva 10 Solução Dados F 10kmolh zF 05 y 098 93 kmolh V 16 kmolh L x y x F z V F Composição de líquido e vapor 0196 98 0 0196 50 10 V 93 10 L V F L V L F 0 784 0 304 V 10