A torre de destilação abaixo opera visando à produção de aromáticos. As condições da carga são: líquido sub-resfriado à temperatura de 30 o C, vaz...

(a) Para calcular a nova razão de refluxo, é necessário igualar a carga térmica do refervedor nas duas situações. Como a carga térmica é mantida constante, a quantidade de vapor que entra no refervedor é a mesma nas duas situações. Portanto, a quantidade de vapor que entra na torre também é a mesma nas duas situações. Como a vazão mássica da carga também é a mesma nas duas situações, a vazão mássica do destilado e do resíduo também são iguais nas duas situações. Assim, a nova razão de refluxo será igual à razão de refluxo original multiplicada pela razão entre a quantidade de líquido que entra na torre na situação II e a quantidade de líquido que entra na torre na situação I. A quantidade de líquido que entra na torre na situação I é igual à vazão mássica da carga menos a vazão mássica do destilado, ou seja, 500 - 425 = 75 kg/h. Na situação II, a quantidade de líquido que entra na torre é igual à vazão mássica da carga menos a vazão mássica do resíduo, ou seja, 500 - 490 = 10 kg/h. Portanto, a nova razão de refluxo será igual a 2,0 x (10/75) = 0,27. (b) Para calcular o consumo total de água de resfriamento na situação II, é necessário calcular a quantidade de água que passa pelo condensador de topo e pelo resfriador de resíduo. A quantidade de água que passa pelo condensador de topo é igual à vazão mássica do destilado multiplicada pela diferença de temperatura entre a água de resfriamento e o destilado. A temperatura de saída da água de resfriamento é de 45 oC, enquanto a temperatura de saída do destilado é praticamente igual à temperatura de saída da água de resfriamento, ou seja, 44 oC. Portanto, a diferença de temperatura é de 1 oC. A vazão mássica do destilado é de 425 kg/h. Assim, a quantidade de água que passa pelo condensador de topo é de 425 x 1 = 425 kg/h. A quantidade de água que passa pelo resfriador de resíduo é igual à vazão mássica do resíduo multiplicada pela diferença de temperatura entre a água de resfriamento e o resíduo. A temperatura de saída da água de resfriamento é de 45 oC, enquanto a temperatura de saída do resíduo deve ser de 30 oC. Portanto, a diferença de temperatura é de 15 oC. A vazão mássica do resíduo é de 490 kg/h. Assim, a quantidade de água que passa pelo resfriador de resíduo é de 490 x 15 = 7350 kg/h. Portanto, o consumo total de água de resfriamento na situação II é de 425 + 7350 = 7775 kg/h.