Escola de Química /UFRJ Departamento de Engenharia Química EQE-482 /Operações II / EQA / N Data: 06.04.2017 . Uma coluna de destilação recebe uma carga com 40 moles % de pentano e 60 moles % de hexano. A vazão molar da carga 2500 ⁄ℎ e temperatura de 300C. A coluna opera a 1 atm. Um destilado com 99,9% molar de C 5 é desejado. Um condensador total é usado. O refluxo é líquido saturado e a razão de refluxo externa de topo é igual a 3,0. O produto de fundo deixa o refervedor com 99,8 % molar de n-hexano. Determine: D, B, q r e e qc. Dados:
(⁄ )
CPL(constante)
0
0
11,369
13,572
24,75+0,08148T-4,538x10-5T2+10-9T3
13,572
51,7
λ
Espécie
CPV
32,85+0,09763T5,716x105T2+13,78x10-9T3
Uma unidade de destilação consiste de um refervedor parcial, uma coluna com pratos com borbulhadores e um condensador total. A eficiência global da coluna é de 65%. A carga é uma mistura líquida saturada com 50% molar de benzeno em tolueno, que entra no seu prato ótimo. A coluna produz um destilado com 95% molar de benzeno e um produto de fundo com 95% de tolueno. Calcule para a operação da coluna a 1 atm: a) b) c) d) e)
A razão de refluxo mínima. O número de pratos mínimos para esta separação. Usando uma razão de refluxo 50% maior que a mínima, o número de estágios necessários. A vazão em kg/h de destilado e resíduo se a carga é de 907,3 kg/h. A carga térmica do refervedor, usando os dados abaixo e considerando a solução ideal. Hv e hL em BTU/lbmol na temperatura do refervedor hL
Hv
Benzeno
4.900
18.130
Tolueno
8.080
21.830
. A corrente líquida saturada contendo 40 moles % de n-hexano e 60 moles % de
nheptano alimenta continuamente uma coluna de destilação de pratos com borbulhadores. A razão de refluxo externa de topo igual a 2 é mantida. A coluna deverá produzir um produto de topo com 95% molar de nC 6 e um produto de fundo com 95% molar de nC 7 que deixa o refervedor. Essa coluna possui um dispositivo de resfriamento no segundo prato, que remove calor suficiente para condensar 50% do vapor que chega a esse prato. A coluna opera a 1 atm. Determine o número de pratos teóricos, o número de estágios teóricos e o prato ótimo de carga. Determine o número de estágios teóricos e os estágios ótimos de carga necessários para a separação mostrada no esquema abaixo, usando os dados de equilíbrio fornecidos em fração molares. Dados de Equilíbrio do sistema Água (w) – Ácido Acético(a) a 1 atm. Xw yw
0,0055 0,053 0,32
0,133
0,125
0,206
0,297
0,51
0,649
0,803 0,9594
0,24
0,338
0,437
0,63
0,751
0,866 0,9725
5
. A coluna de destilação com condensador total e refervedor parcial deve separar uma
mistura de acetona e etanol. A carga contém 70% molar de acetona, uma vazão de 1000 kgmoles/h e é vapor superaquecido a qual vaporiza um mol de líquido no prato de carga para que 4 moles da carga se resfriem a vapor saturado. Deseja-se um produto de fundo com 5% molar de acetona e um produto de topo com 90% molar de acetona. O refluxo é líquido saturado. A pressão de operação é 1 atm. Determine: a) O número de estágios mínimos para esta separação. b) A mínima razão de refluxo externa. c) Se a razão de refluxo externa é 2 vezes a razão de refluxo mínima, o prato ótimo de carga e o número de estágios para uma eficiência de Murphree na fase vapor igual a 75%. Dados de Equilíbrio do sistema Acetona – Etanol a 1 atm. xa 0,1 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 ya .262 .348 .417 .478 .524 .566 .605 674 .739 .802 .865 929 A unidade de separação foi projetada para separar, a 1 atm, uma solução aquosa de etanol com 32% molar de etanol. A vazão da carga é de 1000 kgmoles/h, líquida subresfriada condensando 1mol de vapor para cada 4 moles de carga no prato de alimentação. Esta coluna está equipada com condensador parcial e usa vapor de arraste. O produto de topo deve ter 75% molar de etanol e o produto de fundo 10% molar.Vazões molares constantes é 6.
válido. O vapor é vapor d’água puro saturado. Determine:
a) A razão mínima de refluxo externo de topo. b) Usando uma razão de refluxo externa igual a 2 vezes a razão de refluxo mínima, quantos estágios reais serão necessários se a eficiência de Murphree da fase vapor é 60%. c) A localização ótima do estágio de carga. . Uma coluna deve fazer a separação de uma solução aquosa de metanol. A coluna deve usar vapor de arraste ao invés de refervedor e um total de 5 estágios de equilíbrio. É feita uma retirada de líquido saturado no segundo prato a partir do fundo da coluna e o prato de carga é o quarto prato a partir do fundo da coluna. A carga contém 30 mol % de metanol e é um líquido sub-resfriado onde um mol de vapor é condensado para cada 2 mol de carga alcançar a temperatura de líquido saturado. A vazão da carga é 1000 moles . A h concentração do produto de fundo desejada é 1,5 moles %. O vapor utilizado é vapor d'água saturado com uma vazão ajustada tal que: Vazão do Vapor de arraste Vazão do produto de fundo
0,833
A corrente lateral é removida como o liquido saturado e sua vazão é ajustada de tal maneira que: Vazão da Retirada Lateral 0,4 Vazão do produto de Fundo
Um condensador total é usado o refluxo é liquido saturado e as vazões molares constantes são validas. Determinar a concentração da retirada lateral e do destilado. . A unidade de separação foi projetada para separar, a 1 atm, uma solução aquosa de etanol com 32% molar de etanol. A vazão da carga é de 1000 kgmoles/h, líquida subresfriada condensando 1mol de vapor para cada 4 moles de carga no prato de alimentação. Esta coluna está equipada com condensador parcial e usa vapor de arraste. O produto de topo deve ter 75% molar de etanol e o produto de fundo 10% molar. Vazões molares constantes é válido. O vapor é vapor d’água puro saturado. Determine:
d) A razão mínima de refluxo externo de topo. e) Usando uma razão de refluxo externa igual a 2 vezes a razão de refluxo mínima, quantos estágios reais serão necessários se a eficiência de Murphree da fase vapor é 60%. f) A localização ótima do estágio de carga. A coluna de destilação com refervedor total e condensador parcial deve separar duas misturas de etanol – acetona. A primeira mistura está 10% vaporizada com uma vazão de 1000 moles/h; a segunda mistura é 90% vaporizada com vazão de 500 moles/h. Ambas misturas contêm 45% de acetona. Deseja-se um destilado com 85% de acetona e um produto de fundo com 2% de acetona. O refluxo de fundo é vapor saturado e as vazões molares podem ser consideradas constantes. Quando usamos uma razão de refluxo externa igual ao dobro da razão de refluxo mínima, determine: a) A localização ótima dos pratos de carga. b) O número de estágios teóricos necessários.
