2 Lista de Exerccios Destilao

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 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Disciplina: Operações Unitárias II 
Professor: Humberto Neves Maia de Oliveira 
 
 
 
2ª Lista de Exercícios-Destilação 
 
 
01) Uma mistura equimolecular heptano-octano entra como alimentação em um prato 
intermediário de uma coluna de retificação que trabalha à pressão atmosférica normal. 
Deseja-se obter um produto destilado que contenha 98% em moles de heptano e um 
resíduo que só contenha 5% em moles de heptano. A alimentação entra na coluna na 
sua temperatura normal de ebulição. O vapor do 1º prato entra no condensador de 
refluxo; uma parte volta a coluna na sua temperatura de condensação e outra sai como 
produto destilado, de tal modo que a relação de refluxo L/V = 3/4. Determine o número 
de pratos teóricos necessários e a posição do prato de alimentação. 
 
 -Tomar como base de cálculo F = 100 moles/h 
 - Utilizar os dados de equilíbrio calculados no primeiro problema. 
 
 
 
02) Deseja-se projetar uma coluna de retificação continua para separar 15000 kg/h de 
uma mistura que contem 40 % de benzeno e 60% de tolueno, para obter um produto de 
cabeça de 97% de benzeno e um resíduo de 98% de tolueno. Todas estas porcentagens 
estão em peso. A alimentação é aquecida de maneira a entrar na coluna à sua 
temperatura de ebulição (95,3°C) e o vapor que sai da coluna é condensado, mas não 
arrefecido, e fornece refluxo e produto. Propõe-se fazer funcionar a unidade com um 
quociente de refluxo externo de 3 moles por mol de produto. Calcule: 
a) O número de pratos necessários para a separação se a eficiência média dos mesmos 
é de 65%. 
b) A posição de introdução da alimentação. 
c) A altura da coluna se a separação entre os pratos é 60 cm. 
d) O diâmetro da coluna, se a velocidade dos vapores é 80 cm/seg. 
 
PMBenzeno = 78,11 g/mol 
PMTolueno = 92,14 g/mol 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 +−=
Eficiência
NN teórico
reais 273..3600.
760).273.(4,22..4
ppi.u
tVD +=
 2
 
 
Resp: a) 12 pratos, b) prato 6, c) ~11m d) ~ 2,1m 
 
03) Deseja-se projetar uma coluna de retificação para obter 100Kg/h de álcool etílico a 
94% em peso, a partir de uma mistura álcool-água a 15% molar em álcool; desejando 
um resíduo de concentração xw = 0,01. Pede-se: 
 
a) As vazões da alimentação e do resíduo em moles por hora. 
b) O número de pratos teóricos para uma relação de refluxo L/V = 0,8. 
 
Os dados de equilíbrio etanol-água a 760 mmHg (pressão de trabalho) são os seguintes. 
x y x y x y 
0,010 0,103 0,300 0,573 0,650 0,723 
0,030 0,235 0,350 0,592 0,700 0,753 
0,050 0,325 0,400 0,613 0,750 0,783 
0,100 0,444 0,450 0,632 0,800 0,818 
0,150 0,496 0,500 0,652 0,850 0,856 
0,200 0,529 0,550 0,673 0,870 0,873 
0,250 0,552 0,600 0,697 0,894 0,894 
 
x = fração molar de etanol no líquido 
y = fração molar de etanol no vapor 
 3
PMetanol = 46,06952g-mol 
 
04) Pretende-se separar uma mistura de benzeno e tolueno, que contem 40 moles % de 
benzeno, para dar um destilado com 90 moles % de benzeno no topo e um resíduo 
com um máximo de 10 moles % de benzeno. A alimentação é aquecida de maneira a 
entrar na coluna à sua temperatura de ebulição e o vapor que sai da coluna é 
condensado, mas não arrefecido, e fornecer refluxo e produto. Propõe-se fazer 
funcionar a unidade com um quociente de refluxo de 3 moles/moles do produto. Pede-
se a determinação do número de pratos teóricos necessários e da posição da 
introdução da alimentação. O diagrama de equilíbrio para funcionamento à pressão 
de 1 atm esta representado na figura abaixo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 4
 
 
05) Deseja-se projetar uma coluna de retificação continua para separar 1500 kg/h de 
uma mistura de sulfeto de carbono - tetracloreto de carbono de composição 0,30 em 
fração molar em sulfeto de carbono e que tem como destilado um produto de 
composição 0,97 em fração molar de S2C e como não destilado um rejeito de 
composição 0,05 em fração molar de S2C. A alimentação entra na coluna a 20 ºC e 
a relação de refluxo é 1,5 vezes maior que a relação mínima. Pede-se. 
 
a) Quantidade do destilado e do resíduo em kilogramas/hora. 
b) Utilizando a fração líquida φφφφ = 1,166 e a eficiência como 65%, calcular o número 
de pratos necessários (ideais e reais). 
c) Altura da coluna se a separação entre os pratos é de 60 cm. 
 
Dados de equilíbrio para a mistura S2C-CCl4. 
 
T oC x y 
76,7 0,00 0,000 
70,6 0,10 0,227 
65,9 0,20 0,412 
62,2 0,30 0,550 
59,0 0,40 0,642 
56,0 0,50 0,720 
53,7 0,60 0,787 
51,6 0,70 0,846 
49,6 0,80 0,898 
47,9 0,90 0,950 
46,3 1,00 1,000 
 
PM C=12,01115; S=32,064; Cl=35,453 g-mol (kg/Kmol)