Material de Estudos Operaçoes Unitarias 3

Problema 2. (2,5 Pontos) O sistema de destilação fracionada representado pelo fluxograma abaixo foi projetado para separar 300 kmol/h de uma mistura binária contendo 1/4 de líquido e 3/4 de vapor. As composições molares da alimentação e dos produtos de topo e de fundo são respectivamente: 0,5; 0,97 e 0,05. A razão de refluxo utilizada é 2,0 kmol por kmol de produto. Determine: a) Determine a produção dos destilados do topo e de fundo da coluna; b) Determine a vazão molar dos fluxos F1 e F2 da figura abaixo, identificando-os; c) Estime a quantidade de água requerida no condensador, considerando que a variação de temperatura da água seja no máximo 10°C. Sabe-se que a capacidade calorífica da água é 1,0 kcal/kg°C e que o calor de mudança de fase da corrente do topo equivale a 4580 kcal/kmol. Problema 4. (2,5 Pontos) Deseja-se separar por destilação fracionada uma mistura de benzeno e tolueno, a fim de se obter um destilado de topo com 95 mol% de benzeno e um produto de fundo com 90% de tolueno. A mistura inicial contém 50 mol% de tolueno, entra na coluna na forma de uma mistura de contendo 33,3% de líquido e 66,7% de vapor. O equilíbrio do sistema pode ser representado pelo diagrama dado abaixo. Determine: a) O número de pratos para uma razão de refluxo igual a 3,7 kmol/kmol; b) O prato da alimentação da coluna para uma razão de refluxo igual a 3,7 kmol/kmol; Problema 1. (2,5 Pontos) Uma corrente gasosa composta por ar e acetona contém 0,015 mols de acetona por mol de mistura. Esta corrente é tratada com água pura numa torre de absorção empacotada. O gás efluente da coluna deve apresentar concentração de 0,00015 mol de acetona por mol de mistura. O fluxo superficial de ar livre é de acetona é 1,0 kg/m²·s e o da água alimentada é 1,6 kg/m²·s. Nas condições de operação, a curva de equilíbrio pode ser representada pela expressão: Y = 1,75 x, onde y corresponde a fração molar de acetona no vapor em equilíbrio com a fração molar x no líquido. O coeficiente global de transferência para a absorção da acetona é KY = 0,06 kmol/m²·s. Calcular: a) 1) a altura do recheio da coluna; b) 2) O engenheiro projetista está desconfiado de que a taxa de líquido apresentada não é suficiente para realizar a operação proposta, portanto, a taxa mínima de líquido (água) deverá ser calculada.