QUESTÃO 2
Na indústria petroquímica diversos processos de separação são utilizados para refinar e separar as diversas frações do petróleo extraído. Dentre os processos de separação, a destilação se destaca devido à sua eficiência de separação pela diferença de volatilidade entre compostos de uma mistura. Uma das grandes aplicações da destilação na indústria petroquímica é a separação da mistura benzeno/tolueno. Devido à diferença de volatilidade entre os compostos, a corrente que sai no topo da coluna de destilação (V) sai enriquecida na composição de benzeno e a corrente que sai no fundo da coluna de destilação (L) sai enriquecida na composição de tolueno. A figura abaixo ilustra o fluxograma deste processo de separação.
Supondo que neste processo uma mistura contendo 50% de benzeno e 50% de tolueno é alimentada na coluna com uma taxa de 100 kg/h (F), gerando no topo (V) uma corrente com 98% de benzeno e no fundo (L) uma corrente com 98% de tolueno, escreva as equações de balanço de massa do processo e determine as vazões mássicas de cada elemento nas correntes de saída V e L. Considerações: não há acúmulo no processo e o processo opera em regime estacionário.
Respostas
Resposta:
Resposta:
Em V temos 98% de Benzeno e 2% de Tolueno
Em L temos 2% de Benzeno e 98% de Tolueno
A massa total é de 100Kg/h
O Balanço de massa fica:
F = V + L
100 = (0,98V+0,02L) + (0,02V+0,98L)
Explicação:
Resolvendo as equações:
BMT (Balanço de Massa Total):
F = V + L
100 = V + L
L = 100 - V (equação 1)
BMT (Balanço de Massa Parcial) Benzeno
0,5F = 0,98V + 0,02L
0,5(100) = 0,98V + 0,02L
50 = 0,98V + 0,02L (equação 2)
BMT (Balanço de Massa Parcial) Tolueno
0,5F = 0,02V + 0,98L
0,5(100) = 0,02V + 0,98L
50 = 0,02V + 0,98L (equação 3)
Substituindo a equação 1 na 2:
50 = 0,98V + 0,02L (equação 2)
50 = 0,98V + 0,02 (100 - V)
50 = 0,98V + 2 - 0,02V
48 = 0,96V
V = 50
Substituindo a variável V na equação 1:
L = 100 - V (equação 1)
L = 100 - 50
L = 50
Logo: (prova real)
100 = (0,98V+0,02L) + (0,02V+0,98L)
100 = (0,98*50 + 0,02*50) + (0,02*50 + 0,98*50)
100 = 100
Espero ter ajudado!
Podemos dizer que as vazões mássicas de cada elemento nas correntes de saída V e L, são:
V= 50 e L= 50.
Para responder de forma satisfatória, teremos que fazer as seguintes observações:
- em V temos 98% de Benzeno e 2% de Tolueno
- em L temos 2% de Benzeno e 98% de Tolueno
como sabemos, a massa total é de 100Kg/h, por isso que o balanço de massa fica:
F = V + L
100 = (0,98V+0,02L) + (0,02V+0,98L)
Balanço de Massa Total::
F = V + L
100 = V + L
L = 100 - V (equação i)
Balanço de Massa Parcial- Benzeno
0,5F = 0,98V + 0,02L
0,5(100) = 0,98V + 0,02L
50 = 0,98V + 0,02L (equação ii)
Balanço de Massa Parcial- Tolueno
0,5F = 0,02V + 0,98L
0,5(100) = 0,02V + 0,98L
50 = 0,02V + 0,98L (equação iii)
Substituindo a equação i na ii:
50 = 0,98V + 0,02L (equação ii)
50 = 0,98V + 0,02 (100 - V)
50 = 0,98V + 2 - 0,02V
48 = 0,96V
V = 50
Substituindo na equação i:
L = 100 - V
L = 50
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