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TEQ/UFF 
1ª Avaliação de Operações Unitárias I – 04/09/2014 
Nome: 
 
1ª Questão: Uma coluna de pratos, composta por um condensador total e um refervedor parcial 
será utilizada para efetuar a separação de misturas de benzeno e clorobenzeno a 1 atm. Duas 
correntes distintas deverão ser alimentadas à coluna: a primeira contendo 30% molar de benzeno 
e em seu ponto de bolha; a segunda, contendo 60% molar de benzeno e com 50% de fração 
vaporizada. O destilado, obtido no topo da coluna, deverá possuir vazão de 180 kmol h-1 e conter 
98% molar de benzeno. O resíduo, obtido no fundo da coluna, deverá apresentar vazão de 140 
kmol h-1 e conter 2% molar de benzeno. A razão de refluxo deverá ser igual a 2, constituída por 
líquido saturado. O diagrama yx (ELV) para o sistema benzeno/clorobenzeno, a 1 atm, é 
apresentado na Figura 1. 
Considerando válidas as hipóteses necessárias, determine com auxílio do método gráfico de 
McCabe-Thiele: 
a) (2,0 pts) O número de estágios de equilíbrio necessários para efetuar a separação 
b) (1,0 pto) A localização dos estágios de alimentação (indique na figura) 
c) (1,0 pts) As vazões molares de líquido e vapor em cada uma das 3 seções da coluna 
2ª Questão: Uma coluna de pratos opera em regime permanente, à pressão constante de 1 atm, 
separando 260 mol min-1 de uma mistura contendo 44% molar de benzeno e 56% molar de ácido 
acético, em seu ponto de bolha. A alimentação da coluna é feita dois estágios abaixo do chamado 
“estágio ótimo de alimentação”. A razão de refluxo da coluna corresponde a 1,5 vezes o valor do 
refluxo mínimo. A corrente de refluxo consiste de líquido saturado. O produto destilado da coluna 
contém 92% molar de benzeno. O resíduo da coluna contém 2% molar de benzeno. A coluna 
opera com um condensador total e um refervedor parcial. Com base nessas informações, e 
utilizando o método gráfico de McCabe-Thiele (assumindo válidas as hipóteses necessárias e 
utilizando a Figura 2), determine: 
a) (1,0 pto) As vazões de destilado e resíduo obtidas na coluna 
b) (0,5 pto) O valor da razão de refluxo utilizada 
c) (1,0 pto) O número de estágios de equilíbrio necessários para efetuar a separação 
d) (1,0 pto) As vazões de líquido e vapor em cada seção da coluna 
e) (0,5 pto) A razão de refluxo no refervedor, definida como a razão entre a vazão de vapor 
gerado no refervedor e a vazão de resíduo produzido pela coluna. 
3ª Questão: Uma mistura contendo 60% molar de n-hexano e 40% molar de n-octano, é 
alimentada a uma razão 320 mol min-1 ao segundo prato de uma coluna formada por um 
refervedor parcial, quatro pratos teóricos e um condensador total. A aplicação do método de 
McCabe–Thiele para a coluna em questão é apresentada na Figura 3. Determine, com base 
nessas informações: 
a) (1,0 pto) A razão R/Rmin utilizada na coluna (Rmin corresponde à razão de refluxo mínima) 
b) (0,5 pto) O estado térmico da alimentação, apresentando o valor de q (fração de 
alimentação no estado líquido) 
c) (0,5 pto) As vazões molares de destilado e de resíduo produzidos na coluna 
 
 
 
 
Formulário 
 
Variáveis e Equações para uso com o método de McCabe-Thiele 
 
(Vazões molares constantes em cada seção da coluna) 
 
L = vazão molar de líquido na seção de retificação 
V = vazão molar de líquido na seção de retificação 
F = vazão molar de alimentação 
𝑉′ = 𝑉 − (1 − 𝑞)𝐹 = vazão molar de vapor na seção de esgotamento 
𝐿′ = 𝐿 + 𝑞𝐹 = vazão molar de líquido na seção de esgotamento 
D = vazão molar do produto de topo (destilado) 
B = vazão molar de produto de fundo (resíduo) 
 
Composições (em termos da espécie mais volátil do sistema binário) 
𝑥𝐹 = fração molar na alimentação 
𝑥𝐷 = fração molar no produto de topo 
𝑥𝐵 = fração molar no produto de fundo 
 
R = L/D = razão de refluxo ou refluxo externo 
𝑉𝐵 = 𝑉
′/𝐵 = refluxo no refervedor 
 
q = fração de alimentação no estado líquido 
 
1. Reta de Operação da Seção de Retificação 
 
𝑦 =
𝐿
𝑉
𝑥 +
𝐷
𝑉
𝑥𝐷 
 
𝑦 =
𝑅
𝑅 + 1
𝑥 +
𝑥𝐷
𝑅 + 1
 
 
 
2. Reta de Operação da Seção de Esgotamento 
 
𝑦 =
𝐿′
𝑉′
𝑥 −
𝐵
𝑉′
𝑥𝐵 
 
𝑦 =
𝑉𝐵 + 1
𝑉𝐵
𝑥 −
𝑥𝐵
𝑉𝐵
 
 
 
3. Reta q (alimentação) 
 
𝑦 =
𝑞
𝑞 − 1
𝑥 −
𝑥𝐹
𝑞 − 1
 
 
Método de McCabe-Thiele com duas alimentações (vazões F1 e F2, composições zF1 e zF2) 
a. Calcular Σ = 𝐹1 + 𝐹2 
b. Calcular 𝑧Σ =
𝐹1𝑧𝐹1+𝐹2𝑧𝐹2
Σ
 
c. Calcular 𝑞Σ =
𝐹1𝑞1+𝐹2𝑞2
Σ
 
d. Representar retas de operação de topo e fundo, usando xD, xB, 𝑧Σ, 𝑞Σ e R 
e. Representar a reta de operação entre as duas alimentações 
 
 
Figura 1 
 
 
 
 
Figura 2 
 
 
 
 
Figura 3