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Engenharia Química ·
Termodinâmica 2
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Questão 4 Uma torre de destilação foi projetada para a separação de benzeno e tolueno a uma pressão de 1 atm A carga da torre cuja vazão é de 500 kmolh F e composição de 60 molar de benzeno é introduzida na torre a 893ºC 3625 K O vapor do topo da torre V1 sai a 82ºC que é condensado totalmente no condensador de topo produzindo líquido no ponto de bolha D A razão de refluxo de projeto é de 21 O líquido sai da torre no seu último estágio a 108ºC e é vaporizado parcialmente no refervedor cuja temperatura de equilíbrio é de 109ºC B Pedese a A temperatura do destilado de topo D se a concentração de benzeno nesta corrente é 966molar b A concentração de benzeno na corrente de resíduo de fundo B c Quais os valores de B e D em kmolh d Sabendo que a carga térmica do refervedor é de 154x109 Jh as entalpias das correntes do sistema estão na tabela abaixo calcule a carga térmica do condensador e O número de estágios teóricos do sistema de destilação fracionada f O número de estágios teóricos na coluna de destilação g A relação entre a razão de refluxo e a razão de refluxo mínima Correntes TemperaturaºC Composição Entalpia J molar de mol benzeno D TD 966 7923E3 B 109 1667E4 F 893 60 1049E4 Questão 3 Um sistema de destilação fracionada separa benzeno e tolueno a partir de uma corrente que totaliza 100 kmolh No diagrama yx fornecido em anexo foi construído o gráfico segundo o método McCabeThiele que corresponde a este sistema Baseandose neste gráfico e quando necessário no diagrama Txy responda a Qual a fração molar do tolueno na alimentação carga da coluna b Qual a fração molar do benzeno no destilado de fundo refervedor c Em qual estágio da coluna ocorre a alimentação do sistema d Qual é o número de estágios teóricos necessários na coluna e Qual a razão de refluxo f Qual a vazão de destilado no topo em kmolh g Qual a condição em termos de equilíbrio de fases da corrente de alimentação Diagrama xy Sistema binário benzeno1 tolueno2 10133 bar Questão 4 Uma torre de destilação foi projetada para a separação de benzeno e tolueno a uma pressão de 1 atm A carga da torre cuja vazão é de 500 kmolh F e composição de 60 molar de benzeno é introduzida na torre a 893ºC 3625 K O vapor do topo da torre V1 sai a 82ºC que é condensado totalmente no condensador de topo produzindo líquido no ponto de bolha D A razão de refluxo de projeto é de 21 O líquido sai da torre no seu último estágio a 108ºC e é vaporizado parcialmente no refervedor cuja temperatura de equilíbrio é de 109ºC B Pedese Questão 3 do diagrama a A partir da linha de alimentação no gráfico de McCabeThiele xbenzeno 020 xtolueno 1 xbenzeno 080 b xbenzeno 095 c ponto de encontro da parte superior e inferior xbenzeno 0175 ybenzeno 024 d numero de estágios 9 nove e inclinação parte superior 095024 0950175 091613 f D F x F B x B xD 020 008 095 0126 g Como o linke de alimentação é inclinado a alimentação é uma mistura de líquido e vapor Resolucao de Problemas de Destilacao Fracionada Seu Nome June 9 2023 Introducao Neste documento vamos abordar o processo de destilacao fracionada para separacao de uma mistura binaria de benzeno e tolueno Os detalhes do problema sao apresentados como abaixo Detalhes do Problema Uma torre de destilacao opera sob uma pressao de 1 atm processando uma carga de 500 kmolh F com composicao de 60 molar de benzeno A alimentacao e introduzida na torre a 893C 3625 K A razao de refluxo de projeto e de 21 A temperatura do destilado de topo D com concentracao de benzeno de 966 molar e a temperatura do produto de fundo B sao necessarias para determinar Resolucao Item a Temperatura do Destilado de Topo D A temperatura do destilado de topo D e a mesma temperatura em que o vapor do topo da torre sai pois e totalmente condensado Portanto a temperatura do destilado de topo D e 82C 1 Item b Concentracao de Benzeno na Corrente de Resıduo de Fundo B A concentracao de benzeno na corrente de resıduo de fundo B e 05 na fase lıquida e 07 na fase vapor Item c Valores de B e D em kmolh Usando o balanco de massa global e o balanco de massa para o benzeno com a composicao da corrente B xB sendo 05 podemos resolver as equacoes para encontrar os valores de B e D Item d Carga Termica do Condensador A carga termica do condensador pode ser calculada utilizando a entalpia da corrente de resıduo de fundo B que pode ser determinada a partir da composicao da corrente B xB 05 e o balanco de energia Item e f Numero de Estagios Teoricos O numero de estagios teoricos do sistema de destilacao fracionada e o numero de estagios teoricos na coluna de destilacao e de 9 estagios teoricos Item g Relacao entre a Razao de Refluxo e a Razao de Refluxo Mınima A razao de refluxo mınima pode ser determinada a partir do ponto de refluxo mınimo x 0175 e y024 A relacao entre a razao de refluxo e a razao de refluxo mınima e entao a razao de refluxo dividida pela razao de refluxo mınima Conclusao As respostas para as perguntas foram fornecidas com base nas informacoes disponıveis A resolucao desses problemas envolveu o uso de diagramas yx balancos de massa e energia e conhecimento das operacoes de destilacao 2
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Questão 4 Uma torre de destilação foi projetada para a separação de benzeno e tolueno a uma pressão de 1 atm A carga da torre cuja vazão é de 500 kmolh F e composição de 60 molar de benzeno é introduzida na torre a 893ºC 3625 K O vapor do topo da torre V1 sai a 82ºC que é condensado totalmente no condensador de topo produzindo líquido no ponto de bolha D A razão de refluxo de projeto é de 21 O líquido sai da torre no seu último estágio a 108ºC e é vaporizado parcialmente no refervedor cuja temperatura de equilíbrio é de 109ºC B Pedese a A temperatura do destilado de topo D se a concentração de benzeno nesta corrente é 966molar b A concentração de benzeno na corrente de resíduo de fundo B c Quais os valores de B e D em kmolh d Sabendo que a carga térmica do refervedor é de 154x109 Jh as entalpias das correntes do sistema estão na tabela abaixo calcule a carga térmica do condensador e O número de estágios teóricos do sistema de destilação fracionada f O número de estágios teóricos na coluna de destilação g A relação entre a razão de refluxo e a razão de refluxo mínima Correntes TemperaturaºC Composição Entalpia J molar de mol benzeno D TD 966 7923E3 B 109 1667E4 F 893 60 1049E4 Questão 3 Um sistema de destilação fracionada separa benzeno e tolueno a partir de uma corrente que totaliza 100 kmolh No diagrama yx fornecido em anexo foi construído o gráfico segundo o método McCabeThiele que corresponde a este sistema Baseandose neste gráfico e quando necessário no diagrama Txy responda a Qual a fração molar do tolueno na alimentação carga da coluna b Qual a fração molar do benzeno no destilado de fundo refervedor c Em qual estágio da coluna ocorre a alimentação do sistema d Qual é o número de estágios teóricos necessários na coluna e Qual a razão de refluxo f Qual a vazão de destilado no topo em kmolh g Qual a condição em termos de equilíbrio de fases da corrente de alimentação Diagrama xy Sistema binário benzeno1 tolueno2 10133 bar Questão 4 Uma torre de destilação foi projetada para a separação de benzeno e tolueno a uma pressão de 1 atm A carga da torre cuja vazão é de 500 kmolh F e composição de 60 molar de benzeno é introduzida na torre a 893ºC 3625 K O vapor do topo da torre V1 sai a 82ºC que é condensado totalmente no condensador de topo produzindo líquido no ponto de bolha D A razão de refluxo de projeto é de 21 O líquido sai da torre no seu último estágio a 108ºC e é vaporizado parcialmente no refervedor cuja temperatura de equilíbrio é de 109ºC B Pedese Questão 3 do diagrama a A partir da linha de alimentação no gráfico de McCabeThiele xbenzeno 020 xtolueno 1 xbenzeno 080 b xbenzeno 095 c ponto de encontro da parte superior e inferior xbenzeno 0175 ybenzeno 024 d numero de estágios 9 nove e inclinação parte superior 095024 0950175 091613 f D F x F B x B xD 020 008 095 0126 g Como o linke de alimentação é inclinado a alimentação é uma mistura de líquido e vapor Resolucao de Problemas de Destilacao Fracionada Seu Nome June 9 2023 Introducao Neste documento vamos abordar o processo de destilacao fracionada para separacao de uma mistura binaria de benzeno e tolueno Os detalhes do problema sao apresentados como abaixo Detalhes do Problema Uma torre de destilacao opera sob uma pressao de 1 atm processando uma carga de 500 kmolh F com composicao de 60 molar de benzeno A alimentacao e introduzida na torre a 893C 3625 K A razao de refluxo de projeto e de 21 A temperatura do destilado de topo D com concentracao de benzeno de 966 molar e a temperatura do produto de fundo B sao necessarias para determinar Resolucao Item a Temperatura do Destilado de Topo D A temperatura do destilado de topo D e a mesma temperatura em que o vapor do topo da torre sai pois e totalmente condensado Portanto a temperatura do destilado de topo D e 82C 1 Item b Concentracao de Benzeno na Corrente de Resıduo de Fundo B A concentracao de benzeno na corrente de resıduo de fundo B e 05 na fase lıquida e 07 na fase vapor Item c Valores de B e D em kmolh Usando o balanco de massa global e o balanco de massa para o benzeno com a composicao da corrente B xB sendo 05 podemos resolver as equacoes para encontrar os valores de B e D Item d Carga Termica do Condensador A carga termica do condensador pode ser calculada utilizando a entalpia da corrente de resıduo de fundo B que pode ser determinada a partir da composicao da corrente B xB 05 e o balanco de energia Item e f Numero de Estagios Teoricos O numero de estagios teoricos do sistema de destilacao fracionada e o numero de estagios teoricos na coluna de destilacao e de 9 estagios teoricos Item g Relacao entre a Razao de Refluxo e a Razao de Refluxo Mınima A razao de refluxo mınima pode ser determinada a partir do ponto de refluxo mınimo x 0175 e y024 A relacao entre a razao de refluxo e a razao de refluxo mınima e entao a razao de refluxo dividida pela razao de refluxo mınima Conclusao As respostas para as perguntas foram fornecidas com base nas informacoes disponıveis A resolucao desses problemas envolveu o uso de diagramas yx balancos de massa e energia e conhecimento das operacoes de destilacao 2