Exercícios - Destilação Binária - Operações Unitárias 2022-2

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS OPERAÇÕES UNITÁRIAS Exercícios de Destilação binária 1. Uma coluna de destilação será projetada para separar 350 mol/h de uma mistura contendo 44% em mol de benzeno e 56% de tolueno. Deseja-se obter o destilado com 95% de benzeno e o produto de fundo contendo somente 10% de benzeno, utilizando a razão de refluxo de 4 mols/mol (r=4) de destilado. Determine para a alimentação na forma de líquido saturado (q=1), a) a vazão molar do destilado e do produto de fundo; b) o número de pratos ideais e a posição do prato de alimentação; c) se a razão de refluxo for modificada para 2 (r=2), qual será o novo número de pratos ideais 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Y (fração molar de benzeno no vapor) x (fração molar de benzeno no líquido) Diagrama de equilíbrio do benzeno (no sistema benzeno/tolueno) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Y (fração molar de benzeno no vapor) x (fração molar de benzeno no líquido) 2. Uma coluna de destilação deve separar 10,6 mol/h de uma mistura contendo 50% molar de clorofórmio e benzeno. A alimentação é feita na forma de vapor saturado (q=0). As correntes de saída de destilado e de resíduo devem ter, respectivamente, 95% e 15% molar de clorofórmio. Para a razão de refluxo de 5, deseja-se saber: a) as vazões molares do destilado e do resíduo; b) o número de pratos teóricos e posição do prato de alimentação; Diagrama de equilíbrio do clorofórmio. 3. Uma coluna de fracionamento é alimentada com uma corrente contendo 50% de líquido (q=0,5) e 50% de vapor. Esta corrente é constituída por 25% molar em benzeno e o restante de tolueno. O produto de topo e o de fundo contém 83% e 5% em mol de benzeno, respectivamente. A coluna opera com uma razão de refluxo igual 4. Determine o número de estágios ideais necessários ao processo. 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Y (fração molar de benzeno no vapor) x (fração molar de benzeno no líquido) 4. Uma mistura (vazão igual a 400 mol/h), contendo 42% em mol de n- heptano e 58% em mol de etilbenzeno, deve ser destilada para produzir um destilado com 97% em mol de n-heptano e um resíduo de fundo com 1% de n-heptano. Qual o número de pratos ideais se a razão de refluxo é 2,5 e: a) A alimentação é líquido saturado (q=1); b) A alimentação é vapor saturado (q=0); c) A alimentação contém 60% de líquido (q=0,6). 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Y (fração molar de n-Heptano no vapor) X (fração molar de n-Heptano no líquido) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Y (fração molar de n-Heptano no vapor) X (fração molar de n-Heptano no líquido) 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 Y (fração molar de n-Heptano no vapor) X (fração molar de n-Heptano no líquido)