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

Para determinar o número mínimo de estágios teóricos em uma coluna de destilação, podemos utilizar o método de McCabe-Thiele. Nesse método, traçamos um gráfico conhecido como diagrama de McCabe-Thiele, que relaciona a composição do líquido e do vapor em cada estágio da coluna. No caso da separação do benzeno e tolueno, temos a seguinte informação: a mistura alimentada na coluna contém 45% molar de benzeno e desejamos obter um produto de topo com 95% molar de benzeno e um produto de fundo com 97,5% de tolueno. Para determinar o número mínimo de estágios teóricos, traçamos uma linha reta no gráfico de McCabe-Thiele que passa pela composição do líquido de alimentação (45% benzeno) e pela composição do vapor de topo (95% benzeno). A interseção dessa linha com a linha de equilíbrio líquido-vapor nos dá o número mínimo de estágios teóricos necessários para a separação. A razão de refluxo (R) é definida como a razão entre o líquido refluxado e o produto destilado. Quanto maior a razão de refluxo, maior será o número de estágios teóricos necessários para a separação. Isso ocorre porque um maior refluxo promove uma maior purificação do produto destilado, exigindo mais estágios para alcançar a separação desejada. Portanto, a relação líquido refluxado/produto destilado (Lo/D) influencia diretamente no número de estágios necessários para a separação. Quanto maior o valor de Lo/D, maior será o número de estágios teóricos necessários. Quanto à segunda parte da pergunta, para determinar o número de estágios teóricos quando a razão de refluxo for 3 vezes a razão de refluxo mínima, podemos traçar uma nova linha reta no gráfico de McCabe-Thiele que passa pela composição do líquido de alimentação e pela composição do vapor de topo. A interseção dessa linha com a linha de equilíbrio líquido-vapor nos dará o novo número de estágios teóricos necessários. O estágio onde deve ser introduzida a alimentação será determinado pela interseção dessa nova linha com a linha de alimentação. Espero ter ajudado! Se tiver mais alguma dúvida, é só perguntar.