Uma corrente consistindo em 44,6% molar de benzeno e 55,4% molar de tolueno é alimentada a uma taxa constante a uma unidade de processo que produz ...

Este é um problema de engenharia química que envolve balanços de massa e energia. Para resolvê-lo, é necessário seguir os seguintes passos: (a) Esquematize um gráfico das vazões de líquido e vapor contra tempo desde o início até quando as vazões se tornam constantes. O gráfico das vazões de líquido e vapor contra o tempo será uma curva exponencial decrescente para a vazão de líquido e uma curva exponencial crescente para a vazão de vapor. A vazão de vapor se aproxima assintoticamente da metade da vazão molar da corrente de alimentação. Quando a vazão de vapor se torna constante, as vazões de líquido e vapor também se tornam constantes. (b) Este processo é batelada ou contínuo? Ele é transiente ou estacionário antes da vazão de vapor atingir seu limite assintótico? Este processo é contínuo, pois a corrente de alimentação é alimentada a uma taxa constante. Ele é transiente antes da vazão de vapor atingir seu limite assintótico, pois as vazões de líquido e vapor estão mudando com o tempo. (c) Para uma vazão de alimentação de 100 mols/min, desenhe e rotule completamente um fluxograma para o processo depois que a vazão de vapor tenha atingido seu valor limite e, então, use balanços para calcular a vazão molar do líquido e a composição do vapor em frações molares. O fluxograma do processo depois que a vazão de vapor atingiu seu valor limite seria: Corrente de alimentação → Unidade de processo → Corrente de líquido e Corrente de vapor Para calcular a vazão molar do líquido, é necessário fazer um balanço de massa na unidade de processo: F(líquido) = F(alimentação) - F(vapor) F(líquido) = 100 - 50 = 50 mols/min Para calcular a composição do vapor em frações molares, é necessário fazer um balanço de massa e um balanço de benzeno na unidade de processo: Balanço de massa: F(vapor) = 50 mols/min Balanço de benzeno: 0,446F(alimentação) = 0,28F(líquido) + yB*F(vapor) Substituindo os valores conhecidos: 0,446*100 = 0,28*50 + yB*50 yB = 0,68 Portanto, a composição do vapor em frações molares é de 68% de benzeno e 32% de tolueno.