. Uma coluna de destilação é alimentada com 100 kg-mol/h de uma mistura ETANOL(1) - ÁGUA(2) no estado de VAPOR SATURADO. Sabendo-se que as corrente...

a) Para determinar as correntes B e D e a composição de etanol na corrente B, é necessário utilizar o método de McCabe-Thiele. A partir dos dados fornecidos, temos que a composição de etanol na corrente D é x1D=0,8 e que 95% do álcool presente na alimentação F deve ir para a corrente D. Portanto, a composição de etanol na corrente F é x1F=0,4. Com base nesses dados, podemos construir o diagrama de McCabe-Thiele e determinar as correntes B e D e a composição de etanol na corrente B. O resultado é: - Corrente B: 5 kg-mol/h, com composição de etanol x1B=0,05; - Corrente D: 95 kg-mol/h, com composição de etanol x1D=0,8. b) A razão mínima de refluxo pode ser determinada a partir da equação de Underwood: Rmin = (L/D)min = (x1D - x1B) / (x1B - x1F) = (0,8 - 0,05) / (0,05 - 0,4) = 2,11 Portanto, a razão mínima de refluxo é Rmin = 2,11. c) Utilizando a relação de Fenske, podemos determinar o número de estágios ideais necessários para a separação: N = (log[(D/F)(x1D - x1B)/(xB - x1D)]) / (log[(D/F)(y1D - y1B)/(yB - y1D)]) Onde y1D e y1B são as frações molares de etanol na corrente D e na corrente B, respectivamente. Utilizando os dados fornecidos e a razão de refluxo r=1,5 rmin, temos: - y1D = x1D = 0,8 - y1B = (r x1D + x1F) / (r + 1) = (1,5 x 0,8 + 0,4) / 2,5 = 0,88 Substituindo esses valores na equação de Fenske, obtemos: N = (log[(95/100)(0,8 - 0,05)/(0,05 - 0,8)]) / (log[(95/100)(0,8 - 0,88)/(0,88 - 0,8)]) = 6,5 Portanto, o número de estágios ideais é N = 7. d) A alimentação F deve ser introduzida no estágio de alimentação, que é dado por: F = (xD - xB) / (xD - xB) + (yF - yB) Onde yF é a fração molar de etanol na corrente de vapor da alimentação F. Utilizando os dados fornecidos, temos: - xD = 0,8 - xB = 0,05 - yB = 0,88 - yF = xF = 0,4 Substituindo esses valores na equação, obtemos: F = (0,8 - 0,05) / (0,8 - 0,05) + (0,4 - 0,88) = 0,23 Portanto, a alimentação F deve ser introduzida no estágio 23.