Aula 5 - Equilíbrio entre fases e Flash2

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Exercícios de consolidação
Operações Unitárias – B – Aula 5
Prof. Felipe D. Machado
	Calcule as composições de líquido e vapor no equilíbrio à 95 °C (368,2 K) para a mistura Benzeno-Tolueno usando a pressão de vapor da tabela à 101,325 kPa
Uso da Lei de Raoult
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	Calcule as composições de líquido e vapor no equilíbrio à 95 °C (368,2 K) para a mistura Benzeno-Tolueno usando a pressão de vapor da tabela à 101,325 kPa
Uso da Lei de Raoult
Respostas:
XB=0,409
XT=0,591
YT=0,369
YB=0,631 
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pA+pB= P 					(1)
PVA.xA + PVB(1-xA)= P 				(2)
yA=(PA.xA)/P 					(3)
Onde:
pA= Pressão parcial de A (kPa)
PVA= Pressão de vapor de A (kPa)
PVB= Pressão de vapor de B (kPa)
XA= Fração molar de A na fase líquida
P= Pressão total do sistema (kPa)
Equações
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	Complete a tabela com os valores das pressões parciais do benzeno e tolueno, baseado nos cálculos do exercício anterior:
COMPLETE!!!
Uso da Lei de Raoult
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	Complete a tabela com os valores das pressões parciais do benzeno e tolueno, baseado nos cálculos do exercício anterior:
Uso da Lei de Raoult
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O somatório das frações molares da fase líquida é igual à um.
O mesmo conceito é aplicável à fase vapor.
Xa + Xb= 1
Ya + Yb = 1
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Diagrama x-y da mistura Benzeno-Tolueno
1	0.78	0.58100000000000029	0.41100000000000031	0.25800000000000001	0.13	0	1	0.9	0.77700000000000036	0.63200000000000078	0.45600000000000002	0.26100000000000001	0	0	0.2	0.4	0.60000000000000064	0.8	0.9	1	0	0.2	0.4	0.60000000000000064	0.8	0.9	1	Xa – Fração molar de Benzeno na fase líquida
Ya – Fração molar de Benzeno na fase vapor
Evolução das Frações molares da Fase Líquida para os componentes da mistura 
xb - Benzeno	1	0.78	0.58099999999999996	0.41100000000000009	0.25800000000000001	0.13	0	xt - Tolueno	0	0.22000000000000003	0.41900000000000015	0.58899999999999997	0.74200000000000021	0.87000000000000022	1	Xt - Benzeno + Tolueno	1	1	1	1	1	1	1	Fração molar no Líquido
	Usando a tabela de pressão de vapor do sistema Benzeno-Tolueno, calcule a volatilidade relativa a 85 °C (358,2 K) a 105 °C (378,2 K) e avalie o comportamento.
Equação da Volatilidade Relativa:
α= Pa/Pb
Volatilidade Relativa no Sistema Líquido-Vapor
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	Usando a tabela de pressão de vapor do sistema Benzeno-Tolueno, calcule a volatilidade relativa a 85 °C (358,2 K) à 105 °C (378,2 K) e avalie o comportamento.
Equação da Volatilidade Relativa:
α= Pa/Pb
Resposta:
85 °C = 2,54
105 °C = 2,37
Volatilidade Relativa no Sistema Líquido-Vapor
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	Qual é a composição do vapor em equilíbrio com um líquido saturado com a fração molar do etanol igual a 0,5 e a da água também igual a 0,5?
Equilíbrio Líquido-Vapor
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	Qual é a composição do vapor em equilíbrio com um líquido saturado com a fração molar do etanol igual a 0,5 e a da água também igual a 0,5?
Equilíbrio Líquido-Vapor
Linha de Equilíbrio
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	Qual é a composição do vapor em equilíbrio com um líquido saturado com a fração molar do etanol igual a 0,5 e a da água também igual a 0,5?
P
Fase Líquida
Xa=0,5
Xe= 0,5
Equilíbrio Líquido-Vapor
Linha de Equilíbrio
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	Qual é a composição do vapor em equilíbrio com um líquido saturado com a fração molar do etanol igual a 0,5 e a da água também igual a 0,5?
P
Fase Líquida
Xa=0,5
Xe= 0,5
Fase Sólida
Ye= 0,66
Ya=0,34
Equilíbrio Líquido-Vapor
Linha de Equilíbrio
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Etanol e água, a 177 °F e 1 atm. A concentração global do etanol é de 50%.
B
O
Ponto O – Ponto de Orvalho
Ponto B – Ponto de Bolha
Linha BO – Linha de Amarração a 177 °F
Equilíbrio Líquido-Vapor
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Etanol e água, a 177 °F e 1 atm. A concentração global do etanol é de 50%.
B
O
Equilíbrio Líquido-Vapor
B
O
200 °F
190 °F
180 °F
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Etanol e água, a 177 °F e 1 atm. A concentração global do etanol é de 50%.
P
B
O
Ponto O – Ponto de Orvalho
Ponto B – Ponto de Bolha
Linha BO – Linha de Amarração a 177 °F
Ponto P – Ponto de Equilíbrio
Xe
Equilíbrio Líquido-Vapor
Linha de Equilíbrio
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Etanol e água, a 177 °F e 1 atm. A concentração global do etanol é de 50%.
P
B
O
Xe
Equilíbrio Líquido-Vapor
Linha de Equilíbrio
B
O
200 °F
190 °F
180 °F
Xe
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Etanol e água, a 177 °F e 1 atm. A concentração global do etanol é de 50%.
P
B
O
Ponto O – Ponto de Orvalho
Ponto B – Ponto de Bolha
Linha BO – Linha de Amarração a 177 °F
Ponto P – Ponto de Equilíbrio
Xe
Ye
Xe= 0,42 - etanol
Ye= 0,63 - etanol
Equilíbrio Líquido-Vapor
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Etanol e água, a 177 °F e 1 atm. A concentração global do etanol é de 50%.
P
B
O
Xe
Ye
Equilíbrio Líquido-Vapor
B
O
200 °F
190 °F
180 °F
Xe
Ye
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Etanol e água, a 177 °F e 1 atm. A concentração global do etanol é de 50%.
P
B
O
Ponto O – Ponto de Orvalho
Ponto B – Ponto de Bolha
Linha BO – Linha de Amarração a 177 °F
Ponto P – Ponto de Equilíbrio
Xe
Ye
Xe= 0,42 - etanol
Ye= 0,63 - etanol
Equilíbrio Líquido-Vapor
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Amônia e água a 1 atm, com Xa=0,3
Equilíbrio Líquido-Vapor
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Amônia e água a 1 atm, com Xa=0,3
Ya
Xa
Equilíbrio Líquido-Vapor
Xa= 0,3 - amônia
Ya= 0,93 – amônia
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	Determinar as composições das fases presentes nas seguintes condições:
Amônia e água a 1 atm, com Xa=0,3
Ya
Xa
Equilíbrio Líquido-Vapor
Xa= 0,3 - amônia
Ya= 0,93 – amônia
Temperatura da linha de Amarração – 180 °C
B
O
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Destilação Flash
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Exemplo
Uma mistura equimolar n-hexano/n-octano é sujeita a uma destilação flash a 30 °C e 1 atm. De modo que 50 %mol da alimentação são vaporizados. Utilizando os dados de equilíbrio das duas substâncias, determine as composições do líquido e do vapor resultantes.
Destilação Flash
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Sistema n-hexano/n-octano
1° - Traçar reta em Zf e
encontra o P
Destilação Flash
P
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Sistema n-hexano/n-octano
2° - Unir o coeficiente 
linear e a intersecção P
P
Q
Destilação Flash
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Sistema n-hexano/n-octano
3° - Obter os valores de 
x e y a partir do ponto Q
Xh= 0,3 - hexano
Yh=0,7 - hexano
P
Q
Destilação Flash
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Exemplo
Uma mistura contendo 62% de n-hexano (n-hexano/n-octano) é sujeita a uma destilação flash a 30 °C e 1 atm. De modo que 55 %mol da alimentação são vaporizados. Utilizando os dados de equilíbrio das duas substâncias, determine as composições do líquido e do vapor resultantes. Considere que a alimentação é igual a 250 kmol/h.
Destilação Flash
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Sistema n-hexano/n-octano
F=250 kmol/h
Zf=0,62
V/F=0,55
V=0,55 . 250 = 137,5 kmol/h
L=250-137,5 = 112,5kmol/h
250 . 0,62 = 137,5.Y + 112,5.X
Y= -0,82X + 1,13  Linha de Operação
Destilação Flash
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Sistema n-hexano/n-octano
1° - Traçar reta em Zf e
encontra o P
Zf=0,62
Destilação Flash
P
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Sistema n-hexano/n-octano
2° - Unir o coeficiente 
angular e a intersecção P
Y= -0,82X + 1,13  Linha de Operação
Destilação Flash
P
Q
1,13
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Sistema n-hexano/n-octano
3° - Obter os valores de 
x e y a partir do ponto Q
Xh= 0,4 - hexano
Yh= 0,8 - hexano
Destilação Flash
P
Q
1,13
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Exemplo
Uma mistura contendo 50% de etanol (etanol/água) é sujeita a uma destilação flash a 30 °C e 1 atm. De modo que 50 %mol da alimentação são vaporizados. Utilizando os dados de equilíbrio das duas substâncias, determine as composições do líquido e do vapor resultantes.
Destilação Flash
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Sistema etanol/água
1° - Traçar reta em Zf e
encontra o P
P
Destilação Flash
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Sistema etanol/água
2° - Unir o coeficiente 
linear e a intersecção P
Q
P
Destilação Flash
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Sistema etanol/água
3° - Obter os valores de 
x e y a partir do ponto Q
Q
Xh= 0,38 - hexano
Yh= 0,62 - hexano
P
Destilação Flash
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