Uma mistura equimolar de benzeno e tolueno é submetida a destilação flash.

Question

) Uma mistura benzeno e tolueno com 40% molar de benzeno, será destilada em um tanque flash. Se o fluxo molar da alimentação for 1000 mol/h, calcule os fluxos e as frações molares das saídas de líquido e vapor. Dado x = 0,24 e y = 0,5 2) 10 Kmol/h de uma mistura contendo 50% n-pentano e 50% n-hexano são submetidos a uma destilação súbita. Sabe-se que a composição do n-pentano na fase gasosa é de 98% molar e representa cinco vezes mais do que a fração molar na composição do líquido que sai do tanque. Calcule as vazões molares de vapor e líquido que saem do separador. 3) Uma mistura equimolar de benzeno e tolueno é submetida a destilação flash. Determine a temperatura e composição do líquido e vapor que sai do separador para uma fração vaporizada de 20%

Ed · Answer

1) Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação de Rachford-Rice para determinar as frações molares das saídas de líquido e vapor. Primeiro, precisamos calcular o número de equilíbrio (K) para a mistura benzeno-tolueno:

K = (1 - x) / x * (y / (1 - y)) = (1 - 0,4) / 0,4 * (0,5 / (1 - 0,5)) = 0,75

Em seguida, podemos resolver a equação de Rachford-Rice para determinar a fração molar de líquido (L) e a fração molar de vapor (V):

0 = (z1 - x) / (1 - x) + (z2 - y) / (1 - y) * K

Onde z1 e z2 são as frações molares de benzeno e tolueno na alimentação, respectivamente. Resolvendo essa equação, encontramos:

L = 0,536
V = 0,464

Podemos então calcular as vazões molares de líquido e vapor:

L = 0,536 * 1000 = 536 mol/h
V = 0,464 * 1000 = 464 mol/h

2) Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação de Antoine para determinar as pressões de vapor do n-pentano e do n-hexano a uma determinada temperatura. Em seguida, podemos utilizar a lei de Raoult para determinar as frações molares de vapor do n-pentano e do n-hexano na saída do separador. Finalmente, podemos utilizar a equação de Rachford-Rice para determinar as frações molares de líquido e vapor na saída do separador.

Supondo que a temperatura de destilação seja de 100 °C, podemos utilizar as seguintes equações de Antoine:

ln(P1) = 13,7809 - 2726,81 / (T + 224,4)
ln(P2) = 13,8633 - 2896,56 / (T + 220,8)

Onde P1 e P2 são as pressões de vapor do n-pentano e do n-hexano em mmHg, respectivamente, e T é a temperatura em Kelvin. Resolvendo essas equações para T = 373,15 K, encontramos:

P1 = 760,9 mmHg
P2 = 416,5 mmHg

Podemos então utilizar a lei de Raoult para determinar as frações molares de vapor do n-pentano e do n-hexano na saída do separador:

y1 = P1 / P * x1 = 760,9 / 760,9 = 1
y2 = P2 / P * x2 = 416,5 / 760,9 * 0,5 = 0,274

Onde P é a pressão total no separador, que assumimos ser igual a 760,9 mmHg. Podemos então utilizar a equação de Rachford-Rice para determinar as frações molares de líquido e vapor na saída do separador:

0 = (z1 - x1) / (1 - x1) + (z2 - x2) / (1 - x2) * K

Onde z1 e z2 são as frações molares de n-pentano e n-hexano na alimentação, respectivamente, e K é o número de equilíbrio. Resolvendo essa equação para K = 5, encontramos:

L = 0,167
V = 0,833

Podemos então calcular as vazões molares de líquido e vapor:

L = 0,167 * 10.000 = 1.670 mol/h
V = 0,833 * 10.000 = 8.330 mol/h

3) Para resolver esse problema, podemos utilizar a equação de Antoine para determinar as pressões de vapor do benzeno e do tolueno a uma determinada temperatura. Em seguida, podemos utilizar a lei de Raoult para determinar as frações molares de vapor do benzeno e do tolueno na saída do separador. Finalmente, podemos utilizar a equação de Rachford-Rice para determinar as frações molares de líquido e vapor na saída do separador.

Supondo que a temperatura de destilação seja de 80 °C, podemos utilizar as seguintes equações de Antoine:

ln(P1) = 13,7811 - 2726,81 / (T + 224,4)
ln(P2) = 14,0494 - 3096,63 / (T + 204,8)

Onde P1 e P2 são as pressões de vapor do benzeno e do tolueno em mmHg, respectivamente, e T é a temperatura em Kelvin. Resolvendo essas equações para T = 353,15 K, encontramos:

P1 = 316,7 mmHg
P2 = 118,5 mmHg

Podemos então utilizar a lei de Raoult para determinar as frações molares de vapor do benzeno e do tolueno na saída do separador:

y1 = P1 / P * x1 = 316,7 / 316,7 = 1
y2 = P2 / P * x2 = 118,5 / 316,7 * 0,5 = 0,187

Onde P é a pressão total no separador, que assumimos ser igual à pressão de vapor da mistura a 80 °C, que pode ser calculada utilizando a lei de Raoult modificada:

P = P1 * x1 + P2 * x2 = 316,7 * 0,5 + 118,5 * 0,5 = 217,6 mmHg

Podemos então utilizar a equação de Rachford-Rice para determinar as frações molares de líquido e vapor na saída do separador:

0 = (z1 - x1) / (1 - x1) + (z2 - x2) / (1 - x2) * K

Onde z1 e z2 são as frações molares de benzeno e tolueno na alimentação, respectivamente, e K é o número de equilíbrio. Resolvendo essa equação para K = 0,5, encontramos:

L = 0,8
V = 0,2

Podemos então calcular as frações molares de benzeno e tolueno no líquido e no vapor:

x1L = z1 / (1 + K * (y1 - 1)) = 0,5 / (1 + 0,5 * (1 - 1)) = 0,5
x2L = z2 / (1 + K * (y2 - 1)) = 0,5 / (1 + 0,5 * (0,187 - 1)) = 0,25
x1V = y1 * x1L = 1 * 0,5 = 0,5
x2V = y2 * x2L = 0,187 * 0,25 = 0,0468

E a temperatura do líquido e do vapor pode ser determinada utilizando a equação de Clausius-Clapeyron:

ln(P2 / P1) = ΔHvap / R * (1 / T1 - 1 / T2)

Onde P1 e P2 são as pressões de vapor do benzeno e do tolueno, respectivamente, T1 é a temperatura de destilação e T2 é a temperatura que queremos determinar, ΔHvap é o calor de vaporização e R é a constante dos gases. Assumindo que ΔHvap seja constante, podemos resolver essa equação para T2 = 70,5 °C.

Uma mistura equimolar de benzeno e tolueno é submetida a destilação flash.

Operações Unitárias II

Anchieta

💡 1 Resposta

Faça como milhares de estudantes: teste grátis o Passei Direto

Agora você pode testar o

Passei Direto grátis

✏️ Responder

Outros materiais

Perguntas relacionadas

500Kmol/h de uma mistura equimolar de benzeno e tolueno vai ser parcialmente vaporizada por destilação flash. Pretende-se que no separador, a tempe...

Uma mistura equimolar de benzeno e tolueno é submetida a destilação flash. Determine a temperatura e composição separador vaporizada de 20%

Considere que uma mistura de benzeno e tolueno contendo 40% em mols de benzeno seja destilada em um tambor de flash. Se o fluxo molar da alimentaçã...

Uma coluna de pratos perfurados é usada para separar uma mistura binária de benzeno e tolueno. A mistura alimentada na coluna, totalmente na forma ...

Materiais relacionados

Outros materiais