Lista 4 - Operações Unitárias 2021-2

Escola de Química / UFRJ Departamento de Engenharia Química EQE-482 / EQA Operações II Lista 4 Destilação em Batelada Recomendado treinar todos os exercícios pelos dois métodos, gráfico e analítico. 1. 100 moles de uma mistura líquida com 50 moles % de n-heptano e 50 moles % de n- octano a 30°C está sujeita a uma destilação em batelada a pressão atmosférica. O processo é encerrado quando a fração molar do componente mais volátil no vaporizador for 0,3. Determine a quantidade e a composição média do destilado. 2. O equipamento de destilação em batelada composto de um tanque de vaporização, uma coluna de 02 pratos, condensador total com refluxo líquido saturado operando a 1 atm deve separar uma mistura de água – metanol (dados abaixo). A coluna opera com variação da razão de refluxo e xD é mantido constante igual a 85% molar de metanol. A carga inicial é igual a 10 Kgmoles com 40% molar de metanol. Deseja-se uma concentração final de metanol no vaporizador de 20% molar, determine: ✓ A razão de refluxo externa inicial que deve ser usada. ✓ A razão de refluxo externa final do processo. ✓ A quantidade de produto de topo produzido e a quantidade de líquido no vaporizador no final do processo. 3. Deseja-se usar um equipamento de destilação em batelada composto de um vaporizador e uma coluna equivalente a um estágio de equilíbrio para fazer a separação de uma solução aquosa de metanol. O condensador utilizado é total, a carga tem um teor de 57% molar de metanol e a pressão de trabalho é 101,3 kPa. O refluxo é líquido saturado com uma razão de refluxo constante igual a 1,85. Qual a quantidade final de líquido no vaporizador e a composição média do destilado quando a composição do resíduo é 5% de metanol. Base: B0 = 1 Kgmol. Dados de Equilíbrio do Sistema Metanol – Água a 1 atm. (% molar de metanol) X 0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 15,0 20,0 30,0 40,0 Y 0 13,4 23,0 30,4 36,5 41,8 51,7 57,9 66,5 72,9 T(0C) 100 96,4 93,5 91,2 89,3 87,7 84,4 81,7 78,0 75,3 X 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 95,0 100,0 Y 77,9 82,5 87,0 91,5 95,8 97,9 100,0 T(0C) 73,1 71,2 69,3 67,6 66,0 65,0 64,5 4. 1 Kgmol de uma mistura equimolar de benzeno e tolueno é colocada em um equipamento de destilação em batelada equivalente a 03 estágios. O refluxo é líquido saturado e a razão de refluxo é igual a 4. Qual a composição média e a quantidade do produto destilado no instante que sua composição instantânea é 55% molar de benzeno. Despreze os hold-up e suponha α constante e igual a 2,5. 5. Uma mistura equimolar benzeno – tolueno é submetida a uma destilação em batelada de modo a obter uma composição constante no destilado igual a 95% molar de benzeno, usando uma razão de refluxo final de 13:1. Sabendo que a coluna tem 3 pratos teóricos, calcule: ✓ A quantidade e composição do resíduo no final da destilação ✓ A quantidade e a composição média do destilado Equilíbrio Líquido-Vapor a 1 atm, considerar αBT = 2,5 aproximadamente ao longo da faixa de separação. B0 = 1 Kgmol. 6. Em um equipamento de destilação em batelada equivalente a 02 estágios, é colocada uma carga de 100 kmoles de uma mistura equimolar de n-C6 – n-C8. A taxa de vapor é 20 Kgmoles/h e o destilado tem uma composição igual a 85% molar de n-C6 que deve ser mantida constante pelo ajuste da razão de refluxo. Qual a razão de refluxo 1 hora após o início do processo? E o tempo necessário até o final do processo. A pressão de operação é 1 atm. Exercício para entrega (24/01/2022) – Deve ser feito exclusivamente pelo método analítico: 7. Uma mistura dos componentes A e B com 60 mol % de A e com volatilidade relativa igual a 2,0 é separada em um equipamento de destilação em batelada com 4 estágios. A carga consiste em 133 moles de mistura dos quais 29,3% são destilados, para obter o produto de topo com composição de 0,95. ✓ Determine a composição final do resíduo ✓ A mesma mistura será destilada em batelada no mesmo equipamento usando uma razão de refluxo constante e igual a 1,82. Quando 29,3% forem destilados, determine: i. A composição média do destilado e do resíduo ii. O tempo necessário para efetuar a destilação, sabendo que é evaporado 110 moles/h de líquido no vaporizador.