Caderno Operações Unitárias Arnaldo Carlos Lucas

McCabe - Thiele Uma coluna de fracionamento opera a 101 KPa e é usada para separar 30 Kg/h de uma mistura de benzeno e tolueno contendo 0,96 (fração mássica de tolueno). O produto de topo contém 0,97 (fração mássica de benzeno) e o produto de fundo contém 0,98 (fração mássica de tolueno). A razão de refluxo é de 3,5. A alimentação é um líquido saturado que é introduzido no prato óptimo. O refluxo é feito na temperatura de saturação para: a) determinar a razão dos produtos de fundo e topo b) determinar o número de estágios de equilíbrio Dados Antoine Em P: A - B C + T A B C Benzeno 15,9008 2788,51 -52,36 Tolueno 16,0137 3096,52 -53,6 PM benzeno = 78 Kg/Kgmol PM tolueno = 97 Kg/Kgmol Entrada Entrada Topo D Fundo B Total 30 Kg/h 0,3394 Kgmol/h ? \\ Benzeno 12 Kg 0,1538 Kgmol 0,97 (Entrada) 0,02 (Entrada) Tolueno 18 Kg 0,1856 Kgmol 0,03 (Entrada) 0,98 (Entrada) L=3,5 D (Diagrama) Balanço de Massa Benzeno 0,453 Tolueno 0,547 xa = P - P5 / P5 ya - P5 xa ps - P1 0 P Pa Pyxa ya - P5 xa P : P5 (TPB) Pa : P5 xa P : P5 (TPO) Antoine do Benzeno (mais volátil) nos dados a TPB Antoine do Tolueno (menos volátil) nos dados a TPO Assumindo que a pressão do sistema auto não a pressão de saturação, pois existem gamas além e estado físico dos elementos. P = 101 KPa + 757,56 mmHg Antoine Bz @ 757,56 mmHg -> TPB = 353,15 K Antoine To @ 757,56 mmHg -> TPO = 383,59 K Px Cura das misturas T(K) P5 (mmHg) P5 (mmHg) xa ya 365 291,79 314,04 0,9099 0,9632 370 341,42 376,63 0,6946 0,8502 375 403,60 426,31 0,5439 0,7471 380 468,77 506,20 0,3543 0,5611 385 549,43 589,97 0,2035 0,3949 390 649,55 683,32 0,0794 0,1697 395 1719,67 1344,37 0,0126 0,0491 Balanço de Massa F : D + B 30 : D + B B.M - Bz 12 = 0,97D + 0,03B -> Bz 12 - 0,97D 0,02 B.M - To 18 = 0,03D + 0,98B -> 18 - 0,03D + 0,98 D = 12 Kg/h B = 12 Kg/h Bz Total Topo (D) Total Fundo (B) Total 41,91 Kg 0,1493 Kg/Kg 0,1539 Kg/Kg 0,36 Kg 0,0046 Kg/mol 0,1856 kmol/h To 0,36 Kg 0,0037 Kg/mol V : L x + D.xD (enriquecimento) V V V : L o - B . xB (Aglobamento) V V L = 3,5 -> D = 0,1529 Kg/mol/h -> L = 0,5353 Kg/mol/h D V = D + L -> V = 0,1529 + 0,5353 -> V = 0,6882 Kg/mol/h No enriquecimento Coeficient angular - x0 -> y0 - yF yD γx x 0,1525 0,97 0,1 0,110 0,6821 Coeficiente orgonáln = L + D -> x = D.xr V A No aglobamento L + F : F = V 0,5353 + 0,3394 = L => L = 0,8746 Kg/mol/h L α B = L + V -> 0,8746 0,1865 -> V + V γ V 0,6889 = γ 0,1965 = y0. Y -> 0.04 L cos Coeficient linear --------------------------------------------------------------------------------------------------- Coeficiente orgonáln - → L = = L = 0,8746 -> α = 1,27 V 1 Grafico (Gráfico de curvas) Ref: Formato A4 = 210 mm x 297 mm - Divisão 180 mm x 280 mm McCabe - Thiele 2) Quando a água é o componente mais volátil do sistema, não é necessário a utilização de um condensador no topo da seção de retificação. Ao invés disto, podemos fazer um resfriamento direto com água fria. Considere uma coluna de destilação que opere desta modo e que forneça também como resíduo o total. Seja a razão mássica de destilado (D) igual metade de produtor de fundo (B). y molar = e alimentação (F) 10% molar (concentração de H2O). A alimentação é um vapor saturado introduzido na parte ativa, numa seção igual a 1000kg/h. A água de resfriamento (W) utilizada teoricamente é o líquido saturado e a relação W/D: 3/4. utilizando os dados do equilíbrio abaixo, determine o número de estágios necessários para a separação acontecer. Qual a recuperação do Ácido Acético alcançado na coluna? Dado de Equilibrio: xt oz = 0,053 y = 0,206 0,297 0.3940 0,510 y = 0,1330 0,240 0,338 0,437 0,5330 0,6360 y = 0,92,800 0,900 97.25 xb = 0, 6491 0,903 0.9599 R W = 3 3 = W = 3 D D 4 4 1000kg/h 0.40 B.M Acid acético 100 * 0,6, 0.04.8+0.96*B 60 02 flp te 0 = 0.96 *0.96 * 3B= 606,0-08B B M. H20 4+W 0024 to OpB 600+ B0 = O24+0.04B 600 =09B 9.96 D = 250 kem/h/, j = B:43.75 Kgmol, h We. 16s15, H gmofh/ W:-LEDSK ml R 1 LBV = 1250 Km A No regulamento... R AA 1500+5 ish=wa1,35 R 130 pcag 1o ficion a M ae M M A not ezapa= wiciams na w mm 10.600 Rete Formats => 210 m x 77 mm - invso fizor v 20mm INA inc Regad datn pnn ren bar Mo ino par. x de whu ho 8W win 1988 lb ponto dm base XE :04+y (babceao mntu dos dado)/ R:1.3560 no ponto x: y =0.04y, sótós 135 m ~ Na forto do Tafya b a ho nm No rede de talg xe= 08 Refupo Camarot 1 o B mefutitom = 437,5 x 906= 420 Komal 1,a la:6 teste McCabe - Thiele 3) Uma coluna de destilação tem 8 estágios básicos, 6 pratos, um refatador parcial e condensador parcial. Os mesmos estão sendo utilizados para refalar 400kgmol/h de alim_ taçao, duração saturada contendo 0,5 molh de A e uma corrente fria produtos contém 90% de A. A razão molar liquído é forte da parte do mod de 0,75. A alimentação sendo introduzida no 5° prato. a) Qual a composição do produto de fundo? b) Qual a V/L dos essen de regulmen c) Qual a varaga do produto de fundo (B)? d) as rejeição do produtos de Toefco (D)? Dados do equilíbrio: X Curratura e Distr J x 0,30 0.40 0,60 0,70 0,80 0,90 Y 0,19 0,62 071 093 090 Totalizador: X 0,10 0.50 XE Y 037 0.19700 ride tumbre, 047,50 HD e BSTO Apomo Vamo Aim R 1 ela Consulteirs no D L D- 0,90 el. F D F - 1: B Leser Resin E Último prato é empagco yo. 0.90 (no curvo di equilibrio o coma fra disvieto Aiminimo>) a roda x;y) R L, =4,75 V 1,00 a) x.a = 0,15; y.a = 0,15 // x.b = 0,85; y.b = 0,85 // b) F = 🔺y / 🔺x = 0,46 / 0,22 -> L : x.y // 🔺x 340 - 0,20 v c) B.M. O 50 = 0,17D + 0,15.B -> D: 50 - 0,15B B.M. M.b 0,9 50 = 0,1 D + 0,85 .B 50: 0,1 \/ 50 - 0,15B + 0,85B // 0,9 50 = 5,50 - 0,0167B + 0,85B 44,49 = 0,833B B: 53,33 Kgmol / h // d) D: 46,67 Kgmol / h //