SEADER - RESOLUÇÃO Separation Process Principles 2nd ed - CAP 7

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Exercício 7.1
Exercício 7.2
A operação pode ser adiabática
Comparação de absorção, destilação e extração
mistura dos dois
A operação pode ser adiabática
Pode separar um ponto de ebulição próximo
mistura
A eficiência da bandeja pode ser alta
Assunto: Surgimento de embalagens para substituição de bandejas.
menos um problema.
Deve ter transferência de calor no
Pode ter uma temperatura grande
A segunda fase é criada por
Pode ser quase isotérmico
A alimentação é gás
Decapagem
Cascata de duas seções
Está adicionado
A eficiência da bandeja pode ser
moderado
Análise: Novos recheios aleatórios e recheios estruturados foram introduzidos com maior
capacidade, menor queda de pressão e maior eficiência do que as bandejas. Também para colunas empacotadas, líquidos
Análise:
adicionado
Cascata de seção única
Não é possível separar uma mistura com 
ponto de ebulição próximo
Encontrar: Razões pelas quais algumas torres de bandejas existentes estão sendo reformadas com gaxetas, e algumas
A alimentação é líquida, vapor ou um
estágios superior e inferior
Assunto:
faixa
Pode ser quase isotérmico
A eficiência da bandeja pode ser baixa
distribuidores foram muito melhorados. A canalização de líquidos em colunas empacotadas é agora muito
Destilação
transferência de calor
A alimentação é líquida
Absorção
Segunda fase (agente de remoção)
Cascata de seção única
Não é possível separar uma mistura com 
ponto de ebulição próximo
colunas de grande diâmetro estão sendo projetadas para empacotamento.
Encontrar: Diferenças entre absorção e destilação, e extração e destilação
A segunda fase (absorvente) é
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Exercício 7.3
Exercício 7.4
Análise: Suponha que o destilado seja etileno quase puro, o mais volátil dos dois componentes. Para 
usar água de resfriamento, a temperatura do destilado seria de aproximadamente 120°C. Mas a 
temperatura crítica do etileno é 9,7 °C ou 49,4°C. Portanto, não poderia condensá-lo. A pressão crítica do etileno é 
50,5 atm ou 742 psia. Usando a Figura 7.16, poderíamos considerar a operação a 415 psia porque ela está 
seguramente abaixo da pressão crítica (P/ Pc = 0,56 e poderia operar tão alta quanto P/ Pc = 0,8). Do Perry's 
Handbook (p. 3-203, 6ª edição), em P = 415 psia (28,6 bar), a temperatura de saturação do etileno é 258 K ou 
4,7 poderia usar um condensador parcial com refrigerante 
R-1270 (propileno), que de O Manual de Perry (p. 12-26, 6ª edição) tem uma pressão de saturação de 35 psia a 0
Do Perry's Handbook (p. 3-203, 6ª edição), em P = 415 psia (28,6 bar), a temperatura de saturação do 
metano é 176 K ou -143 use um condensador 
parcial com refrigerante R-14 (tetrafluoreto de carbono), que do Perry's Handbook (p. 12-26, 6ª edição) 
tem uma pressão de saturação de 70 psia a -150
.
F.
Assunto:
F.
Líquido refrigerante do condensador para destilação de uma mistura de metano-etano.
Análise: Suponha que o destilado seja metano quase puro, o mais volátil dos dois componentes. Para 
usar água de resfriamento, a temperatura do destilado seria de aproximadamente 120°C. Mas a 
temperatura crítica do metano é de -115°C, a pressão 
do metano é de 673 psia. Usando a Figura 7.16, poderíamos considerar a operação a 415 psia porque ela está 
seguramente abaixo da pressão crítica (P/ Pc = 0,62 e poderia operar tão alta quanto P/ Pc = 0,8).
F.
F
Assunto:
Encontre: Líquido refrigerante apropriado.
F.
F. Para condensar logo abaixo desta temperatura, poderia
Pressão operacional para destilação de uma mistura de etileno-etano
Encontre: Pressão operacional adequada.
F. Para condensar logo abaixo desta temperatura
F. Portanto não poderia condensá-lo. O crítico
o 
o 
o 
o 
o 
o 
o 
o 
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Exercício 7.6
Exercício 7.7
Exercício 7.5
Portanto, há uma compensação.
2. Uma separação nítida e crítica.
Encontrar: Razões para a sobrevivência do método gráfico McCabe-Thiele.
3. Uma mistura com dados incertos de equilíbrio vapor-líquido.
4. Falta de experiência com a eficiência da bandeja para a mistura.
Encontrar: Circunstâncias que exigem testes em laboratório ou em planta piloto de uma destilação proposta.
Análise: É sabido que para uma determinada separação, à medida que aumenta o número de bandejas, a taxa de 
refluxo pode diminuir. Assim, à medida que a altura da torre aumenta, o tráfego de vapor e líquido para cima e para 
baixo na coluna pode diminuir. Portanto, o diâmetro da coluna pode ser diminuído.
Análise: Testes em laboratório e/ou planta piloto são recomendados para: 1. Uma 
nova mistura não previamente separada por destilação.
Além disso, as funções e tamanhos do condensador e do refervedor, e os requisitos de utilidade podem ser reduzidos.
Análise: Para uma mistura binária, o método McCabe-Thiele mostra claramente a facilidade ou dificuldade da separação. 
Regiões comprimidas são facilmente vistas. O efeito da localização da alimentação é facilmente observado.
Assunto:
Assunto:
Necessidade de testar ou pilotar uma separação de destilação.
Encontre: Razões para a troca entre bandejas e refluxo.
O método é razoavelmente preciso. Os azeótropos são facilmente acomodados.
Assunto: Método McCabe-Thiele para destilação binária.
Tradeoff econômico na destilação.
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Exercício 7.8
Suposições: Excesso molar constante para fornecer linhas operacionais retas em um diagrama yx .
Dado: Uma cascata (a) com alimentação de líquido para o estágio superior e alimentação de vapor para o 
estágio inferior. Outra cascata (b) com condensador total e refluxo, e alimentação de vapor para o estágio 
inferior. Dados de equilíbrio líquido-vapor para 1 atm.
No diagrama, as composições de etanol são 76% molar em V4 e 24% molar em L1.
Análise: A partir dos dados fornecidos de equilíbrio líquido-vapor, na faixa de composição de interesse, o álcool 
etílico é mais volátil que a água. Portanto, as coordenadas y e x em um gráfico yx pertencem ao álcool etílico. (a) 
Como L = 100 mol 
e V = 100 mol, a inclinação da reta operacional das Eqs. (7-6) ou (7-11)
Separação de álcool etílico e água a 1 atm. com duas cascatas em contracorrente.
= L/ V = 100/100 = 1. Os pontos terminais na linha operacional como (y, x) são: (?, 0,7) na parte superior e (0,3, ?) 
na parte inferior. Para determinar as composições de V4 e L1 para 4 estágios, esta linha de operação é 
posicionada de forma que exatamente 4 estágios sejam escalonados em um diagrama yx , conforme mostrado abaixo.
Encontre: (a) Composições de V4 e L1 para 4 estágios em cascata (a). (b) 
Número de estágios de equilíbrio para álcool a 85% em mol no vapor de saída da cascata (a). (c) 
Composições de D e L1 para 4 estágios em cascata (b). (d) Número 
de estágios de equilíbrio para 50 mol de álcool em D da cascata (b).
Assunto:
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Exercício 7.8 (continuação)
Análise: (continuação)
(b) É impossível obter um vapor superior com 85% molar de etanol. Com um número infinito de 
estágios, a maiorconcentração de etanol no vapor superior corresponde àquela em equilíbrio com a 
alimentação líquida superior contendo 70% em mol de etanol. A partir dos dados de equilíbrio líquido-vapor 
fornecidos, a concentração mais alta é uma fração molar de etanol de 0,82.
equilíbrio, L1 = V0 - D = 100 - 50 = 50 mol. Devido à suposição de transbordamento molar constante, 
L = LR = L1 = 50 mol. Por equilíbrio de material ao redor do condensador ou por causa do 
transbordamento molar constante, V = V4 = LR + D = 50 + 50 = 100 mol. A inclinação da linha operacional 
das Eqs. (7-6) ou (7-11) = L/ V = 50/100 = 0,5. Para determinar as composições de D e L1 para 4 estágios, 
uma linha operacional desta inclinação é localizada de modo que exatamente 4 estágios sejam escalonados 
em um diagrama yx , conforme mostrado abaixo. No diagrama, as composições de etanol são 45% molar 
em D e 16% molar em L1.
deixe no destilado. Como a alimentação é de 30 moles de etanol e 70 moles de água, L1 , saindo do 
líquido, contém 5 moles de etanol e 45 moles de água. Assim, os pontos terminais na linha de operação, por 
causa do condensador total, como (y, x), são: (0,5, 0,5) na parte superior e (0,3, 0,1) na parte 
inferior. No entanto, o ponto (0,3, 0,1) acima da linha de equilíbrio é impossível.
(c) Como a alimentação de vapor inferior, V0 = 100 mol e D = 50 mol, por material total
(d) Como o destilado contém 50% molar de etanol, 25 moles de etanol e 25 moles de água, o
,
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Exercício 7.9
Encontre: (a) Mol% N2 no vapor do estágio superior. 
(b) Moles de vapor gerados no refervedor por 100 mols de alimentação. 
(c) Número de estágios de equilíbrio necessários.
líquido, os moles de vapor gerados no refervedor por 100 moles de alimentação = mol/h de vapor superior = 
8,36 + 79,075 = 87,435 moles por 100 moles de alimentação.
Assunto:
(c) Use um diagrama yx para N2 porque ele é o mais volátil. A inclinação da linha operacional é L/ V 
= 100/87,435 = 1,14. No topo da coluna, a linha operacional termina em (yx) de (0,904, 0,791). Na parte inferior 
da coluna, com refervedor total, a linha de operação termina em (yx) de (0,002, 0,002). Para 
determinar o número de estágios de equilíbrio, é conveniente utilizar dois diagramas, o usual e um 
segundo apenas para a região de fração molar muito baixa, de modo a ganhar precisão na região da 
extremidade inferior da linha de operação. A partir dos dois diagramas, vê-se que são necessários pouco 
menos de 8 estágios de equilíbrio .
Análise:
Separação de ar em um stripper reboilado
(a) Tome como base F = 100 mol/h. Portanto, 79,1 mol/h de N2 e 20,9 mol/h de O2 na alimentação. 
O vapor do produto inferior contém 0,6(20,9) = 12,54 mol/h de O2 e (0,2/99,8)(12,54) = 0,025 mol/h N2. Pelo 
equilíbrio do material, o vapor superior contém 20,9 - 12,54 = 8,36 mol/h de O2 e 79,1 - 0,025 = 79,075 mol/h 
de N2. A % molar de N2 no vapor superior = 79,075/(8,36 + 79,075) x 100% = 90,4%.
Dado: Stripper reboilado com reboiler total operando a 1 atm. Ar líquido (79,1% molar de N2 e 20,9% molar 
de O2) alimentado ao estágio superior. 60% do O2 na alimentação é retirado como produto de vapor do 
refervedor. O produto de vapor inferior contém 0,2% molar de N2. Dados de equilíbrio líquido-vapor são fornecidos.
(b) Suponha transbordamento molar constante. Então, como o feed é considerado saturado
Premissas: A ração é um líquido saturado.
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Exercício 7 . 9 (continuação)
Uma análise (d) (continuação):
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simx
DVD
EM
eu
eu
e
EM EM
x
x
e
D
+ x=
x
+
Neste caso, a Eq. (2) não pode ser resolvido para xD porque D/ V = 0. Não podemos determinar o
Lx +
composição do destilado. Sabemos que deve pelo menos 75 mol% A.
Vy Lx =
e
Você
Como y , a operação ocorre em refluxo total, ou seja, razão de refluxo = infinito.
DM +2M +1
M 2 +
1
M 1+
MILÍMETROS+
Encontre: Taxa de refluxo e composição aérea para cada teste.
____________Mol% A_____________
-
-
(1)
Teste 1 Teste 2
Análise:
Dado: Alimentação líquida saturada de 40 mol% A. Resultados de testes para composições de vapor e líquido para
53,0
=
3 estágios sucessivos entre o estágio de alimentação e um condensador total.
Suposição: Estouro molar constante.
= =
Assunto:
68,0
Dados de composição de estágio para destilação de uma mistura AB.
=
60,5
Resolvendo a Eq. (1) para L/ V e substituindo os valores y e x da tabela acima,
Teste 1:
Estágio Vapor Líquido Vapor Líquido
Pelo balanço material para o componente A em torno do estágio M + 1,
=
M + 2 79,5 68,0 75,0 M + 1 74,0 60,0 
68,0 M 67,9 51,0 60,5
M M +1M +1M +2
Exercício 7.10
M
M +2 M
D
M +1
+2+1 M
M +1
.0 740 0 679
Da Eq. (7-7), razão de refluxo = R = L/ D = (L/V)/(1 - L/ V) = 0,763/(1 - 0,763) = 3,22
.
0 680 0 600-
Resolvendo a Eq. (2) para xD
x
Portanto, a composição do destilado é 93,3% molar de A e 6,7% molar de B.
Teste 2:
-
=
-
=
/
e
x .
( . )( . 0 740 0 763 0 680
0 763
D/ V = (L/V)/(L/D) = 0,763/3,22 = 0,237. Observando que os estágios na seção de retificação são contados
EM .
,
.
-
.
0 933
0 237
.
e=
aqui de baixo para cima em vez de de cima para baixo, Eq. (7-5) torna-se,
(2)
) .
eu
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Exercício 7.11
e
x
x
ex
e
C
C
C
C
=
Assunto: Cinco procedimentos para destilação contínua de uma mistura de benzeno (A) e tolueno 
(B).
=
uma(1 + - y -
=
=
+
08 2 5 1 08 . (.) +
+ ÿx
Premissas: Estouro molar constante. Volatilidade relativa constante = ÿÿ,ÿ = 2,5.
um x
= (2)
(1)
Procedimento 1:
Dado: Operação a 1 atm para produzir um destilado de 80% em mol de benzeno (ou seja, yD = 0,8) a partir de uma 
alimentação líquida saturada de 70% em mol de benzeno (xF = 0,7).
.
Da razão de refluxo, L = 0,5D, V = L + D = 1,5D. Portanto, D/ V = 2/3 e L/ V = 1/3. Use um subscrito de C para fluxos 
que saem do condensador, R para fluxos que saem do refervedor, 1 para o estágio superior quando usado e 2 para o 
segundo estágio quando usado.
Além disso, (e) Para maximizar a recuperação de benzeno (no destilado), qual procedimento é preferido.
.
0 615
.1 15
3. O mesmo que 1, exceto dois estágios de equilíbrio entre o condensador e o refervedor.
0 8
Como a volatilidade relativa = constante = 2,5, a relação de equilíbrio é dada pela Eq. (7-3),
refervedor. Razão de refluxo, L/ D = 0,5. O destilado de vapor é totalmente condensado.
Resolva com balanços materiais e Eq. (1). O líquido que sai do condensador parcial está em
)
Encontre: Para cada procedimento, determine: 
(a) Moles de destilado por 100 mols de alimentação. 
(b) Moles de vapor total gerado por mol de destilado. (c) Porcentagem 
molar de benzeno no fundo (resíduo). (d) diagrama yx , indicando 
composições de destilado, refluxo e resíduo.
(1 a 1)
Tome como base 100 mol/s de ração. Portanto, a alimentação contém 70 mol/sde A e 30 mol/s de B.
.
.
5. O mesmo que 2, exceto que a alimentação é enviada para o estágio entre o condensador e o refervedor.
4. O mesmo que 3, exceto que o refluxo ignora o estágio de equilíbrio superior.
2. O mesmo que 1, exceto que um estágio de equilíbrio fica entre o condensador e o refervedor.
2 5
equilíbrio com o destilado de vapor de yC = yD = 0,8. Resolvendo a Eq. (1),
Balanço de material de benzeno em torno do condensador,
Os procedimentos 
são: 1. Nenhuma coluna. Apenas um condensador parcial em cima de um refervedor parcial. A alimentação é para o
Análise: Para cada procedimento, o condensador parcial e o refervedor parcial são estágios de equilíbrio. O 
benzeno é o componente mais volátil, então o diagrama yx é baseado no benzeno.
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+ ÿ ÿ y
x
F = 100 = D + B
L/ V = 1/3, conforme mostrado no diagrama abaixo.
e
D
EM
x
eu
EM
y V y D x L aa
e
0,738
0,738
080
(1
ou
Balanço material total geral, (3)
2
Balanço geral do material de benzeno, xFF = yCD + xRB ou 70 = 0,8D + 0,530B (4)
3 3
O vapor do refervedor está em equilíbrio com o fundo líquido (resíduo). Da parte esquerda da Eq. (2),
A linha operacional para o diagrama yx passa pelo ponto (y, x) (0,8, 0,8) com uma inclinação,
) 0,738 2,5(1
.0 615
0,738)
Resolvendo equações (3) e (4), D = 62,9 mol/s ou 62,9 mol/100 mol de alimentação e B = 37,1 mol/s.
1
Portanto, vapor gerado = V = 1,5D = 1,5(62,9) = 94,4 mol/s.
0,530
.
R
R
R
R
=+
Análise: Procedimento 1 (continuação)
= =
=
=
+-
== + +CRR CC C
Exercício 7.11 (continuação)
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Exercício 7.11 (continuação)
yRV + xC L = y1V + x1L
x
e
e
F = 100 = D + B
eu
EM
aaaa
=
+= + -
=
=
=
=
Análise: (continuação)
(1 + ÿ ÿ y +-
-
0,710
yC = 0,80 xC = 0,615 y1 = 0,738 x1 = 0,530
Resolvendo para yR,
Balanço de material de benzeno em torno do Estágio 1,
A inclinação e o ponto superior da linha operacional são os mesmos do Procedimento 1. Apenas
A linha operacional para o diagrama yx passa pelo ponto (y, x) (0,8, 0,8) com uma inclinação,
tem que sair de mais uma etapa. Portanto, dos resultados acima, temos:
)
L/ V = 1/3, conforme mostrado no diagrama abaixo.
0,495
0,710)
Balanço geral do material de benzeno, xFF = yCD + xRB ou 70 = 0,8D + 0,495B (7)
) 0,710 2,5(1
0,738 (0,530 0,615)
Procedimento 2:
Resolvendo equações (6) e (7), D = 67,2 mol/s ou 67,2 mol/mol de alimentação, e B = 32,8 mol/s.
Portanto, vapor gerado = V = 1,5D = 1,5(67,2) = 100,8 mol/s
0,710
3
(
(5)
Balanço material total geral, (6)
O vapor do refervedor está em equilíbrio com o fundo líquido (resíduo). Da parte esquerda da Eq. (2),
1
R
R
R 1 1
R R
C
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Exercício 7.11 (continuação)
2 2 1
yRV + x1L = y2V + x2 L
Raaaa
x
F = 100 = D + B
eu
EM
e
=
=
=-
=
+-
Análise: (continuação)
+ a ÿ aa
=
+= + - .(
(8)
y2 = 0,710
3
Portanto, vapor gerado = V = 1,5D = 1,5(68,8) = 103,2 mol/s
(1
0,698
os resultados para o condensador e estágio 1 são:
O vapor do refervedor está em equilíbrio com o fundo líquido (resíduo). Da parte esquerda da Eq. (2),
Balanço material total geral, (10)
x1 = 0,530
A inclinação e o ponto superior da linha de operação são os mesmos dos Procedimentos 1 e 2.
0,698)
.
A linha operacional para o diagrama yx passa pelo ponto (y, x) (0,8, 0,8) com uma inclinação,
) 0,698 2,5(1
Procedimento 3:
Resolvendo equações (10) e (11), D = 68,8 mol/s ou 68,8 mol/100 mol de alimentação e B = 31,2 mol/s.
(. 0 710 0 495 0 530)Resolvendo para yR,
x2 = 0,495
0,698
yC = 0,80 xC = 0,615 y1 = 0,738 Balanço de 
material de benzeno em torno do Estágio 2,
1
0,480
Balanço geral do material de benzeno, xFF = yCD + xRB ou 70 = 0,8D + 0,480B (11)
basta estender o Procedimento 2 saindo de um segundo estágio de equilíbrio. De cima, o
)
R
R
R R
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L/ V = 1/3, conforme mostrado no diagrama abaixo.
EM
eu
EMEM
EM
EM
e
EM
eu
x
EM
Acima, V = 1,5D e L/ V = 1/3. Além disso, L / V = L / V +100 /V = 1/ 3+100 /V
EM EM
EM EM
D
eu
EM
V = V e L = L +100
eu F
EM
aa xx
xFF + yRV + xC L = y1V + x1L
R
FR C1 1
-
+
-
= =-
-+
-
=-
- =
=
-
0 738 (13)
yC = 0,80 x1 = 0,530
1
.
..
tem que adicionar o feed ao estágio na coluna. Portanto, dos resultados acima, temos:
.
.
1133
Resolvendo para yR,
mudar. Portanto, este procedimento é igual ao Procedimento 2, ou seja, apenas uma etapa na coluna.
Portanto, a Eq. (13) torna-se,
0 70 0 710
A inclinação e o ponto superior da linha operacional são os mesmos do Procedimento 1. Apenas
.
Procedimento 4:
(12)
0 70
3
0 738 0 530 +
. 0 615
3
(14)
Análise: (continuação)
.
100
Balanço de material de benzeno em torno do Estágio 1, que agora inclui a alimentação,
.
100 17
xC = 0,615 y1 = 0,738
0 710
Como a alimentação é um líquido saturado,
Procedimento 5:
0530 +
1 .
.
0 615
Se o refluxo desviar do estágio superior, o vapor e o líquido passarão por esse estágio sem
100
Exercício 7.11 (continuação)
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O vapor do refervedor está em equilíbrio com o fundo líquido (resíduo). Da parte esquerda da Eq. (2),
(17)
0,530
1 
2 
3 
4 5
(15)
Balanço total geral de materiais, 
Balanço geral de materiais de benzeno, xFF = yCD + xRB ou 70 = 0,8D + xRB Resolvendo 
Eqs. (14), (15), (16) e (17),
linhas, conforme mostrado no diagrama da página seguinte.
(16)
Os resultados dos 5 procedimentos são resumidos da seguinte forma:
0,495
0,342
com inclinação, L/ V = 1/3, a linha q (linha de alimentação) é uma linha vertical e a seção de decapagem
0,495
+ 2,5(1ÿ )
0,480
a linha operacional passa pelo ponto (y, x) (0,565, 0,342) e pela interseção dos outros dois
yR = 0,565, xR = 0,342, D = 78,3 mol/s ou 78,3 mol/100 mol de alimentação, B = 21,7 mol/s
Portanto, vapor gerado = V = 1,5D = 1,5(78,3) = 117,5 mol/s
62,9 
67,2 
68,8 
67,2 
78,3
1,5 
1,5 
1,5 
1,5 
1,5
A linha operacional da seção retificadora para o diagrama yx passa pelo ponto (y, x) (0,8, 0,8)
RR
R
R
e
e
x
e
F = 100 = D + B
=
Procedimento D/100 moles de alimentação V/mol de D x de benzeno em B
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(e) O Procedimento 5 é recomendado porque produz, de longe, a maior quantidade de destilado, 
o que corresponde à maior recuperação de benzeno.
Exercício 7.11 (continuação)
Análise: Procedimento 5: (continuação)
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Exercício 7.12
D
D
D
B
B
yBV + xD L = y1V + x1L
1 1
D
a
Premissas: Estouro molar constante. Volatilidade relativa constante = ÿÿ,ÿ = 2,5.
-
=
=
Encontre: Número de moles de destilado por 100 moles de alimentação para:
-
=
Dado: Coluna composta por um refervedor parcial, uma placa teórica e um condensador total.
+
+
Análise: Um método gráfico ou analítico pode ser usado. Como a volatilidade relativa é
( = + ÿ yyxx
=
=
+-
=
Assunto:
(. 0 750 0 545 0 750) +
=
+- )
)
.
(d) O mesmo que (c), exceto um condensador parcial.
Como o destilado e os fundos têmfrações molares de benzeno maiores que a fração molar de
(2)
Resolvendo para yB
4
(b) Alimentação para o refervedor e uma razão de refluxo, L/ D = 3.
dado pela Eq. (7-3),
.
(1)
1 .
assumido constante, use um método analítico. Para cada parte, a placa teórica e a parcial
Tome como base 100 moles de ração. Portanto, a alimentação é de 50 moles de A e 50 moles de B.
placa teórica, quando utilizada. Com 1 placa teórica, da parte (a),
3
.
(a) Alimentação para o refervedor e sem refluxo.
(f) Alimentação para o refervedor com refluxo total.
. (0 750 2 5 1 0 750
(1 a 1
.
0545
(3)
Destilação de uma mistura de benzeno (A) e tolueno (B) a 101 kPa.
0 750
1 15
é totalmente condensado para se tornar o destilado com yD = xD = 0,75. Resolva a Eq. (1) para equilíbrio x,
(e) Alimentação para o refervedor com refluxo mínimo.
à base de benzeno. Como a volatilidade relativa = constante = 2,5, a relação de equilíbrio é
.
.
Balanço de material de benzeno em torno da placa 1,
2 5
(c) Alimentação para a placa e uma razão de refluxo de 3.
.
(a) Sem refluxo, a separação ocorre apenas no refervedor. O vapor que sai do refervedor
refervedor são estágios de equilíbrio. O benzeno é o componente mais volátil, então o diagrama yx é
a(
y1 = 0,75 xD = 0,75 x1 = 0,545
)
)
na alimentação (0,5), é impossível obter um destilado com fração molar de benzeno de 0,75.
0,596
Produza um destilado de 75% em mol de benzeno a partir de uma alimentação líquida saturada de 50% em mol de benzeno.
Use um subscrito de D para destilado, R para refluxo, B para correntes que saem do refervedor e 1 para o
e
EM
eu
e
e
x
(b) Da razão de refluxo, L = 3D, V = L + D = 4D. Portanto, D/ V = 1/4 e L/ V =3/4.
x
e
x
x
x
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Exercício 7.12 (continuação)
eu
EM
EM
e
e
x
EM
x
EM
EM EM
EM
EM
EM
EM
Como a alimentação é um líquido saturado, V = V e L = L +100
F = 100 = D + B
e
eu
x
eu
D
EM
x
EM EM
EM
eu
aa
e
eueu
EM
Acima, V = 4D e L/ V = 3/4. Além disso, L / V = L / V +100 /V = 3/4 +100 /V
x
EM
EM
EM
EM EM
aa
eu F
x
e
x
e
eu
EM EM
EM
e
x
F
B
B
xFF + yBV + xR L = y1V + x1L
R
F1
B
xFF + yBV + xD L = y1V + x1L
1
B
B
B
B
B
D1
FB
B
B
1 +
-
Análise: (b) (continuação)
=
0 545 +
0 750 0 545 +
+
=
- =
-
-
=+
=
+-
-
-
-
=
=
-
=
-
+-
= +
=
-
--
=
.
050.
com o destilado a vapor. Portanto, a partir dos resultados acima,
O vapor do refervedor está em equilíbrio com o fundo líquido (resíduo). Da parte esquerda da Eq. (2),
Portanto, a Eq. (7) torna-se,
0 750
.
.
4
xD = 0,75 
Balanço de material de benzeno em torno do Estágio 1, que agora inclui a alimentação,
. (0 596 2 5 1 0 596
Balanço geral total de materiais, F = 100 = D + B Balanço geral de 
materiais de benzeno, xFF = xDD + xBB ou 50 = 0,75D + xBB Resolvendo Eqs. (8), (9), 
(10) e (11),
Resolvendo para yB,
4
0545
Portanto,
.
4 5
.
100
Resolvendo para yB,
Balanço material total geral, (4)
.
(13)
yD = 0,75 xR = 0,545 y1 = 0,596 x1 = 0,371
.
)
.
0596 ..
1125
.
(9)
(c) Com a alimentação para o prato teórico, os seguintes resultados se aplicam da parte (b), y1 = 0,75
0 371
(8)
3
100
a forma da Eq. (2) aplica-se,
(10)
a(
0 50
)
yB = 0,647, xB = 0,423, D = 23,5 moles ou 23,5 mol/100 mol de alimentação, B = 76,5 moles
3 .
0 750 0 50
.
.
Balanço geral do material de benzeno, xFF = xDD + xBB ou 50 = 0,75D + 0,371B (5)
0 371
Balanço de material de benzeno em torno da placa teórica, que inclui a alimentação,
(11)
+ 2,5(1ÿ )
100
.
0 596
(6)
1
A fração molar de benzeno no produto de fundo está em equilíbrio com yB =0,596.
0 750
x1 = 0,545
.
100
(d) Com um condensador parcial, a fração molar do refluxo líquido é aquela em equilíbrio
.
. (7)
0596
(12)
.
Resolvendo equações (4) e (5), D = 34,2 moles ou 34,2 mol/100 mol de alimentação e B = 65,8 moles.
0 596
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Exercício 7.12 (continuação)
DEM
e
e
EM
Acima, V = 4D e L/ V = 3/4. Além disso, L / V = L / V +100 /V = 3/4 +100 /V
EM
x
Como a alimentação é um líquido saturado, V = V e L = L +100
e
e
F = 100 = D + B
+
- =
=
-0 596 0 371 + =
você =
+ -=
Análise: (d) (continuação)
-
=
placas teóricas são necessárias entre o condensador e o refervedor. Esta parte não está completamente
)
.
0545 .
(15)
Balanço geral total de materiais, F = 100 = D + B Balanço geral de 
materiais de benzeno, xFF = yDD + xBB ou 50 = 0,75D + xBB Resolvendo Eqs. (14), 
(15), (16) e (17),
)
{0,672, 0,450}. Portanto, a inclinação = L/ V = (0,75 - 0,672)/(0,75 - 0,45) = 0,260. Agora calcule
moles de ração = 0.
4
(16)
.
o valor de y na interseção é dado pela Eq. (1):
do mesmo jeito.
.
3
Especificadas. Para calcular o destilado, devemos assumir uma fração molar de benzeno no fundo
O vapor do refervedor está em equilíbrio com o fundo líquido (resíduo). Da parte esquerda da Eq. (2),
0 672
Resolvendo equações (18) e (19), D = 16,67 mols ou 16,67 mol/100 mol de alimentação e B = 83,33 mols
100
(e) No refluxo mínimo, com a alimentação enviada para o recipiente de repouso (reboiler parcial), um número infinito de
.
. (. 1 15 0 45
Balanço material total geral, (18)
(17)
.
. (. 2 5 0 45
Portanto a reta operacional passa pelos dois pontos, como {y, x}, de {0,75, 0,75} e
(f) No refluxo total, não há destilado, mas há fervura. Os mols de destilado por 100
4
0 466
3 23
.
+ 2,5(1ÿ )
linha cruzará a linha de equilíbrio em x = 0,45, criando a zona de compressão de estágios infinitos. O
.
0 466
3
Cálculos para outros valores da fração molar de benzeno nos fundos podem ser feitos no
Balanço geral do material de benzeno, xFF = yDD + xBB ou 50 = 0,75D + 0,45B (19)
.
100 12 9
menos do que no feed. Suponha que escolhemos essa fração molar como 0,45. Então a operação
os balanços materiais globais:
yB = 0,405, xB = 0,214, D = 53,4 moles ou 53,4/100 mol de alimentação, B = 46,6 moles
Portanto, a Eq. (13) torna-se,
050 (14)
B
B
B
B
B
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Exercício 7.13
Assunto: Destilação de uma mistura de benzeno e tolueno a 101 kPa para refluxo especificado
Componente kmol/h Fração molar
Premissas: Condensador total e refervedor parcial. Refluxo líquido saturado. Molar constante
Encontre: (a) Taxas de fluxo de destilado e fundos.
Dado: Alimentação de 30 kg/h de alimentação líquida saturada contendo 40% em massa de benzeno e 60% em massa
Análise: Primeiro resolva o balanço material em unidades de massa. Em seguida, converta para moles e mole
Produto kmol/h Fração de massa Fração molar Fração de massa Fração molar
Benzeno 0,154 0,44
são necessários estágios + um refervedor parcial atuando como estágio de equilíbrio. As 5 primeiras etapas estão no
aqueles do benzeno no diagrama da próxima página.
(b) Número de estágios de equilíbrio necessários.
L/ V = R/(1 + R) = 3,5/4,5 = 0,778
transbordar.
(2)
Para uma alimentação líquida saturada, a linha q é vertical e passa porx = 0,44. A inclinação do
Destilado 0,154 Fundos 
0,196 Total: 0,350
Convertendo para moles com pesos moleculares de 78,11 para benzeno e 92,13 para tolueno,
Razão de refluxo = 3,5 e a alimentação está no estágio ideal. Tabela de dados de equilíbrio líquido-vapor em mol
0,0235
Tolueno 0,196 0,56
seção retificadora.
frações para que o método McCabe-Thiele possa ser usado para a parte (b).
Veja a construção de McCabe-Thiele na próxima página, onde se vê que pouco mais de 10
0,974 
0,026 
1,000
A linha operacional de retificação, L/ V, é obtida da Eq. (7-7), usando a razão de refluxo especificada = 3,5,
proporção e composição do produto.
Nas toupeiras, a alimentação consiste em:
0,97 
0,02 
1,00
.
(1)
1,0000
Para refluxo de líquido saturado, a linha operacional retificadora passa pelo ponto {0,974, 0,974}.
(b) Como o benzeno é o componente mais volátil da alimentação, as coordenadas x e y serão
Tolueno
0,9765
frações. A 101 kPa.
Benzeno
Total: 0,350 1,00
tolueno. O destilado contém 97% em massa de benzeno e os fundos contêm 98% em massa de tolueno.
Balanço geral de massa total: 30 = D + B Balanço geral de 
massa de benzeno: 0,40(30) = 12 = 0,97D + 0,02B Resolvendo as Eqs. (1) e (2): D = 
12,1 kg/h B = 17,9 kg/h
0,03 
0,98 
1,00
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Exercício 7.13 (continuação)
Análise: (b) (continuação)
Diagrama de McCabe-Thiele
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Exercício 7.14
Assunto: Destilação de uma mistura de benzeno e clorobenzeno com número especificado de estágios de 
equilíbrio, razão de fervura e razão de refluxo.
Encontre: Composições de destilado e fundos, assumindo transbordamento molar constante.
(2)
Análise: Tome como base, F = 100 mol/s. Portanto, vapor gerado no refervedor = 0,855(100) = 85,5 mol/s. Como 
a alimentação é um líquido saturado, esta taxa de vapor continua subindo pela coluna até o condensador. L/ V = 
0,5, que é a inclinação da linha operacional. Portanto, L = 0,5(85,5) = 42,75 mol/s. Portanto, a taxa de destilado = 
85,5 - 42,75 = 42,75 mol/s. Passando para o refervedor está uma taxa de líquido de 42,75 + 100 = 142,75 mol/
s. A taxa de fundo = 142,75 - 85,5 = 57,25 mol/s. A inclinação da linha operacional da seção de decapagem é L /
V = 142,75/85,5 = 1,67. A linha q é uma linha vertical porque a alimentação é um líquido saturado. Para 
resolver as composições do destilado e dos fundos em um diagrama de McCabe-Thiele, devemos localizar as 
linhas operacionais para obter três estágios de equilíbrio que satisfaçam um equilíbrio geral do material de 
benzeno dado por,
Portanto, uma abordagem para resolver este exercício é assumir um valor de xD e então calcular o valor de xB 
a partir da Eq. (2). Em seguida, construa o diagrama McCabe-Thiele com as linhas operacionais acima e a linha 
q para ver se são necessários três estágios com a alimentação para a segunda placa.
xFF = 54,4 = xDD + xBB = 42,75xD + 57,25xB
Veja o gráfico abaixo, onde as frações molares de benzeno são plotadas porque é o componente mais 
volátil. Vê-se que para o benzeno, xD = 0,90 e xB = 0,28.
Dado: A alimentação é um líquido saturado de 54,5% em mol de benzeno. A coluna contém duas placas de 
equilíbrio com alimentação para a placa inferior. A coluna está equipada com condensador total e 
refervedor parcial. A fervura é V/ F = 0,855. Razão de refluxo, L/ V = 0,5. Dados de equilíbrio líquido-vapor fornecidos.
(1)
Resolvendo a Eq. 
(1), xB = 0,952 - 0,7467 xD
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Exercício 7.14 (continuação)
Diagrama de McCabe-Thiele
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Exercício 7.15
97
0 974
3
.=
+
97
92 13
xD =
.
7811
7811
.
.
Assunto: Efeito da perda de placas em uma coluna de destilação que separa uma mistura de benzeno-tolueno.
Componente
=
+
Análise: (a) Primeiro converta a alimentação em kmol/h e frações molares, usando pesos moleculares de
Encontre: (a) Se uma coluna com 10 placas inoperáveis pode produzir um destilado de 97% em peso de benzeno,
Premissas: Estouro molar constante. Condensador total e refervedor parcial.
Dado: Alimentação de vapor saturado de 13.600 kg/h de 40% em peso de benzeno e 60% em peso de tolueno. Coluna
kmol/h Fração molar
A construção de McCabe-Thiele é mostrada na próxima página, onde se vê que é possível
Para um destilado de 97% em peso de benzeno, a fração molar do benzeno, o mais volátil dos dois
0 211
equivalente a 7 estágios de equilíbrio + 1 para o refervedor parcial.
L/ V = R/(1 + R) = 3,5/4,5 = 0,778
Total: 158,22
.
Calcule a taxa de destilado pelos balanços gerais de materiais molares.
88,57 0,56
(b) A vazão do destilado.
(0 24 7811
(.) (0 24 7811 0 76 92 13
(1)
Tolueno
xB = 0,24. Como fração de peso, isso corresponde a,
.
Em peso, D = 43,16[0,974(78,11) + 0,026(92,13)] = 3.387 kg/h
com 10 placas na seção de extração, a coluna poderia atingir um destilado de 97% em peso de benzeno e um
componentes, é,
obter a composição destilada desejada.
fração em peso ou 21,1% em peso de benzeno
.
Balanço geral de massa total: 158,22 = D + B Balanço geral de 
massa de benzeno: 69,65 = 0,974D + 0,240B (2)
.
(c) A composição dos fundos.
1,00
A linha q é uma linha horizontal em y = 0,44. Para 14 placas com eficiência de 50%, a coluna tem a
. )
Com uma razão de refluxo de 3,5, da Eq. (7-7), a inclinação da linha operacional da seção retificadora é,
. )
assumindo que não podemos mais alcançar o produto de fundo de 98% em peso.
69,65 0,44
fundos de 98% em peso de tolueno. Dados de equilíbrio vapor-líquido no Exercício 7.13.
Benzeno
(b) e (c) A partir do diagrama de McCabe-Thiele, a fração molar de benzeno no fundo é
Resolvendo equações (1) e (2): D = 43,16 kmol/h B = 115,06 kmol/h
78,11 para benzeno e 92,13. O resultado é:
com 14 placas acima do local de alimentação. A eficiência da placa é de 50%. A taxa de refluxo é 3,5. Anteriormente,
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Exercício 7.15 (continuação)
Análise: (a) (continuação)
Diagrama de McCabe-Thiele
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Exercício 7.16
Assunto: 
ferrugem e queda para o fundo da coluna.
Premissas: Estouro molar constante. Condensador total.
Dado: . Coluna possui 7 placas teóricas + refervedor parcial. Alimentação líquida saturada de 100 kmol/h de 
50% molar de A é enviada para a placa 5 a partir do topo. O destilado contém 90% molar de A. O L/ V = 0,75 
na seção de retificação. Dados de equilíbrio vapor-líquido.
(a) O fundo contém 7% em mol de A e 93% em mol de 
B. (b) A inclinação da linha operacional da seção de extração a partir das coordenadas da linha é: L /
V = {[0,90 - 0,75 (0,90 - 0,50] - 0,07 }/(0,50 - 0,07) =1,23 (c) Pelos 
balanços materiais, F = D + B e FxF = 50 = 0,9D + 0,07B. Resolvendo esses dois
Caso 3: Igual ao Caso 2, exceto substituir o refluxo pela mesma vazão molar do produto contendo 80% 
em mol. A: (a) Composição 
do destilado. (b) Composição dos 
fundos.
Caso 2: Temos agora 4 estágios de equilíbrioe um refervedor parcial, com a alimentação sendo 
enviada para o refervedor. Suponha que as taxas de utilidade sejam tais que L/ V e L / V sejam iguais às do Caso 
1. Então, no diagrama de McCabe-Thiele, os valores de xD e xB devem mudar de modo que 5 estágios sejam 
interrompidos, com o quinto , que é o refervedor, cruzando a linha operacional da seção de decapagem no 45
equações, vazão de destilado = 51,8 kmol/h e vazão de fundo = 48,2 kmol/h
linha. Isso é mostrado no diagrama McCabe-Thiele na página seguinte. (a) Neste 
diagrama, as frações molares de benzeno no destilado e no fundo são 0,80 e 0,21, respectivamente.
Análise: Caso 1: Aplicar o método McCabe-Thiele em termos do componente A, que é mais volátil que B. A 
linha de operação da seção retificadora passa por [0,90, 0,90] com inclinação de 0,75. A linha q é vertical 
através de x = 0,50. Saia de 4 estágios na seção de retificação.
Caso 3: Como a composição do destilado no Caso 2 é 80% em mol de benzeno, os resultados seriam os mesmos 
do Caso 2 se uma corrente de 80% em mol de benzeno de outra coluna fosse usada como refluxo.
Encontre: Caso 1: Coluna antes das 3 placas enferrujarem e 
caírem. (a) Composição do produto de fundo. 
(b) O L/ V na seção de decapagem. (c) O 
kmol/h do produto de fundo.
Então, por tentativa e erro, encontre um xB com uma linha operacional correspondente da seção de 
decapagem que forneça 4 estágios de equilíbrio na seção de decapagem. O resultado é mostrado na página 
a seguir, onde:
Efeito na separação de A de B por destilação quando 3 de 7 placas teóricas
Caso 2: Se as placas 5, 6 e 7 contadas de cima para baixo forem perdidas:
(a) Composição do produto de fundo.
o 
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Análise: Caso 1 (continuação)
Exercício 7.16 (continuação)
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Análise: Caso 2 (continuação)
Exercício 7.16 (continuação)
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Exercício 7.17
Assunto:
Encontrar:
Análise: 
(a)
Dado: Coluna com 7 placas de equilíbrio, condensador total e refervedor parcial. A alimentação é 50% em 
mol de benzeno e 50% em mol de tolueno. Operação a 101 kPa para produzir um destilado de 96% em mol 
de benzeno.
Premissas: Estouro molar constante. Use uma base de 100 mol/s para a alimentação.
(a) Para uma alimentação líquida saturada enviada para a bandeja 5 a partir do topo, (1) razão de refluxo 
mínima, R = L/ D, (2) composição do fundo para o dobro da razão de refluxo mínima e (3) moles de produtos por 100 mols 
de ração.
,
(b) O mesmo que (a), exceto que a alimentação é vapor saturado para a bandeja 5 a 
partir do topo. (c) Para uma alimentação de vapor saturado para o refervedor e uma razão de refluxo, L/ V, de 0,9, 
determine (1) a composição do fundo e (2) moles de produtos por 100 moles de alimentação.
Dados de equilíbrio do Exercício 7.13.
(3) Os produtos são agora calculados pelos balanços materiais globais: F = 100 = D + B e 50 = xDD + xBB = 
0,96D + 0,18B. Resolvendo essas duas equações, D = 41,0 mol/100 mol de alimentação e B = 59,0 mol/100 mol de 
alimentação.
(1) Para uma alimentação líquida saturada, o refluxo mínimo corresponde a um ponto de aperto localizado na 
intersecção de uma linha q vertical que passa por xF = 0,5 e a curva de equilíbrio. A partir dos dados de equilíbrio, esta 
interseção está em y = 0,72 e x = 0,5. Então, a inclinação da linha operacional da seção retificadora, (L/V)min é (0,96 
- 0,72)/(0,96 - 0,50) = 0,522. A partir de um rearranjo da Eq. (7-7), Rmin = (L/V)min /[1 - (L/V)min ] = 0,522/(1 - 0,522) = 
1,092.
Destilação de uma mistura de benzeno e tolueno com diferentes condições de alimentação.
(2) Razão de refluxo = 2(1,092) = 2,18. Da Eq. (7-7), a inclinação da linha de operação da seção retificadora 
= L/ V = R/(1 + R) = 2,18/3,18 = 0,686. Para determinar a composição do fundo, use um diagrama de McCabe-Thiele em 
termos de benzeno, o componente mais volátil. A linha q e a linha de operação da seção retificadora são fixas e 4 bandejas 
são escalonadas do topo, começando na fração molar do destilado para benzeno, xD de 0,96. Então, a linha de operação 
da seção de extração é posicionada por tentativa e erro de modo que mais 3 estágios mais o estágio de refervedor sejam 
afastados para chegar ao ponto onde a localização assumida da linha de operação da seção de extração cruza a linha 45. 
O resultado é mostrado na próxima página onde se vê que xB = 0,18.
o 
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Análise: (a) (continuação)
a interseção de uma linha q horizontal que passa por xF = y = 0,5 e a curva de equilíbrio.
(b)
(2) Razão de refluxo = 2(2,23) = 4,46. Da Eq. (7-7), a inclinação da linha de operação da 
seção retificadora = L/ V = R/(1 + R) = 4,46/5,46 = 0,817. Para determinar a composição do fundo, 
use um diagrama de McCabe-Thiele em termos de benzeno, o componente mais volátil. A linha q e a 
linha de operação da seção retificadora são fixas e 4 bandejas são escalonadas do topo, começando 
na fração molar do destilado para benzeno, xD de 0,96. Então, a linha operacional da seção de decapagem é,
(1) Para uma alimentação de vapor saturado, o refluxo mínimo corresponde a um ponto de aperto localizado em
A partir dos dados de equilíbrio, esta interseção está em y = 0,50 e x = 0,293. Então, a inclinação da 
linha operacional da seção retificadora, (L/V)min é (0,96 - 0,50)/(0,96 - 0,293) = 0,690. A partir 
de um rearranjo da Eq. (7-7), Rmin = (L/V)min /[1 - (L/V)min ] = 0,69/(1 - 0,69) = 2,23.
Exercício 7.17 (continuação)
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(3) Os produtos são agora calculados pelos balanços materiais globais: F = 100 = D + B e 50 = 
xDD + xBB = 0,96D + 0,08B. Resolvendo essas duas equações, D = 47,7 mol/100 mol de alimentação e B 
= 52,3 mol/100 mol de alimentação.
Análise: (b) (continuação
posicionado por tentativa e erro de modo que mais 3 estágios mais o estágio de refervedor sejam afastados 
para chegar ao ponto onde a localização presumida da linha de operação da seção de decapagem cruza 
a linha 45. O resultado é mostrado abaixo, onde se vê que xB = 0,08.
o 
Exercício 7.17 (continuação)
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Exercício 7.17 (continuação)
Análise: (continuação) 
(c)
,
(1) Uma alimentação de vapor saturado é alimentada no refervedor. A inclinação da linha de 
operação da seção retificadora, (L/ V), é 0,9. Para determinar a composição do fundo, use um 
diagrama de McCabe-Thiele em termos de benzeno, o componente mais volátil. A linha q e a linha de 
operação da seção de retificação são fixas e 7 bandejas são afastadas do topo, começando na fração 
molar do destilado para 
benzeno, xD e erro, de modo que o estágio de refervedor seja escalonado para chegar ao ponto onde o 
suposto a localização da linha operacional da seção de decapagem cruza a linha 45. O resultado é mostrado 
abaixo, onde se vê que xB = 0,07.
(2) Os produtossão agora calculados pelos balanços materiais globais: F = 100 = D + B e 50 = 
xDD + xBB = 0,96D + 0,07B. Resolvendo essas duas equações, D = 48,3 mol/100 mol de alimentação e B 
= 51,7 mol/100 mol de alimentação.
de 0,96. Em seguida, a linha operacional da seção de decapagem é posicionada por tentativa
o 
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Exercício 7.18
Dado: Uma coluna com 8 placas teóricas, um condensador total e um refervedor parcial. A alimentação 
contém 36% em mol de benzeno e 64% em mol de tolueno. O refervedor produz 100 kmol/h de vapor. Para 
obter fundos de tolueno quase puros, a alimentação é introduzida na placa superior como um líquido saturado, 
sem refluxo. Os dados de equilíbrio líquido-vapor estão no Exercício 7.13.
Assunto: Conversão de uma coluna de destilação em um stripper reboiled para obter tolueno muito puro 
a partir de uma mistura de benzeno e tolueno a 101 kPa.
Encontre: (a) Taxa de alimentação mínima e composição do fundo correspondente.
Análise: 
(a)
Premissas: Estouro molar constante.
Observe que são usados 2 diagramas abaixo, com o segundo cobrindo os estágios na parte inferior da 
coluna na região de baixa concentração. Para obter precisão nesta região de baixo custo, os dados de 
equilíbrio vapor-líquido para x = 0,1 e x = 0,2 foram ajustados a uma equação quadrática passando pela origem, 
com o resultado, y = 2,35x - 2,5x .
A taxa de alimentação mínima corresponde a uma taxa igual à taxa de ebulição de modo a dar 
um L / V = 1,0. Assim, a taxa de alimentação mínima = 100 kmol/h. Sob estas condições, nenhum produto 
de fundo é retirado e o refervedor funciona como um refervedor total. O vapor que sai do topo da coluna tem 
a mesma composição da alimentação. Portanto, consideramos apenas um total de 8 estágios de 
equilíbrio.
Portanto, a fração molar de tolueno correspondente = 0,992, que é bastante pura.
com os 45
(b) Taxa de fundo e composição para uma taxa de alimentação 25% acima do mínimo.
No diagrama McCabe-Thiele abaixo, a linha operacional da seção de decapagem é uma linha 
coincidente. Os 8 estágios são escalonados do topo em y = 0,36 e x = 0,36. A fração molar de 
benzeno no refervedor é igual a 0,008 no gráfico da região de baixa concentração.
2
o 
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E x e r c i s e 7 1 8 (continuação).
Uma análise: (a) (continuação)
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Exercício 7.18 (continuação)
Análise: (continuação) (b) 
F = Taxa de alimentação = L = 1,25(100) = 125 kmol/h. V = Taxa de vapor = 100 kmol/h. Portanto, sem 
condensador e transbordamento molar constante, B = F -V = 125 - 100 = 25 kmol/h. A inclinação da linha 
operacional da seção de decapagem = L / V = 125/100 = 1,25. A linha q é vertical para uma alimentação 
de líquido saturado, passando por xF = 0,36. A linha de operação da seção de decapagem é 
posicionada por tentativa e erro de modo que 8 + 1 estágios de equilíbrio sejam eliminados. Como a parte (a) 
mostra que uma fração molar muito baixa de benzeno é obtida nos fundos, suspeita-se que a linha operacional 
cruzará a linha 45, com uma inclinação 
de 1,25, cruzaria a linha vertical q em 1,25 (0,36 ) = 0,45. Use isso como uma primeira aproximação e ajuste-
o para baixo até que apenas 9 estágios possam ser eliminados. O resultado final é mostrado nos dois 
gráficos da próxima página, onde o segundo gráfico é para a região de baixa concentração. Como 
visto, a porcentagem molar de benzeno nos fundos = 0,004, dando 99,6% em mol de tolueno nos fundos. O 
vapor superior contém 0,449 fração molar de benzeno. Pelos balanços materiais, F = 125 = D + B e 0,36F 
= 0,449D + 0,004B, D = 100,0 e B = 25,0 kmol/h.
linha quase na origem. Se isso fosse verdade, então o funcionamento
o 
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Exercício 7.18 (continuação)
Análise: (b) (continuação)
Região de baixa concentração
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Exercício 7.19
Assunto: 
mistura de água a 101 kPa.
Fluxo kmol/h mol% metanol
Premissas: Estouro molar constante.
Dado: Coluna com 7 placas teóricas, um condensador total e um refervedor parcial. Uma alimentação de
Análise:
Encontre: Causa mais provável para operação anormal.
12
operação, o destilado é 90% molar de metanol e o fundo é 5% molar de metanol, com uma taxa de refluxo de
O que não se sabe é a condição da fase da alimentação. Se uma alimentação líquida saturada for
Primeiro determine se a operação normal pode ser verificada pelo teste McCabe-Thiele
1 mol por mol de destilado. Durante a operação anormal, os seguintes dados são obtidos:
80
100 
62 
53 
94
Se 90% em mol de destilado de metanol pudesse ser obtido aumentando a razão de refluxo por um
100 kmol/h de metanol a 50% em mol em água são enviados para a placa 3 pela parte inferior. Durante o normal
51
taxa de vapor constante.
seção de retificação, enquanto 4 estão presentes. A construção é mostrada na próxima página.
Portanto, parece que a alimentação não é um líquido saturado, mas é parcialmente vaporizada.
assumido, fornecendo uma linha q vertical conforme mostrado no gráfico abaixo, aumentando os estágios de baixo para cima,
Destilado
Operação normal e anormal de uma coluna de destilação que separa um metanol -
com o estágio de alimentação para a placa 3 a partir da parte inferior, são necessários menos de 2 pratos teóricos no
Refluxo
Testes adicionais recomendados.
-
Alimentar
Os dados de equilíbrio líquido-vapor são fornecidos a 101 kPa, onde o metanol é a espécie mais volátil.
método. Com L/ D = R = 1, da Eq. (7-7), a inclinação da linha operacional retificadora = L/ V =
R/(1 + R) = 1/2 = 0,5. Além disso, xF = 0,5, xD = 0,90 e xB = 0,05.
Partes inferiores
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Exercício 7.19 (continuação)
Análise: Operação Normal (continuação)
Por tentativa e erro, usando linhas q de várias inclinações, o seguinte diagrama de McCabe-Thiele é 
consistente com os dados fornecidos. Ele mostra uma linha q com inclinação de -0,34.
= 1) inclinação/(inclinação-1)=-0,34/(-0,34-1,0)=0,25
ÿ = ÿ = 1 0,25 0,75
inclinação = /( qq
eu
-
qDa Eq. (7-19), fração olar vaporizada = 1
Portanto, q
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Exercício 7.19 (continuação)
Análise: Operação normal (continuação)
Fluxo kmol/h mol% metanol
O balanço material para a operação normal é o seguinte, utilizando os saldos globais,
50
5
90
F = 100 = D + B e 0,5F = 0,5(100) = 50 = xDD + xBB = 0,90D + 0,05B.
Alimentação 100 
Fundos 47,06 
Destilado 52,94 
Refluxo 52,94
90
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Exercício 7.19 (continuação)
Análise: Operação anormal
Para a operação anormal, primeiro verifique o balanço geral total de materiais usando o dado
Notamos que a vazão do destilado para a operação anormal é quase exatamente a mesma que 
para a operação normal. Uma vazão igual à do vazamento passa pela parte inferior da coluna. Na operação 
normal, a água que sai no destilado = 0,1(53) = 5,3 kmol/h, enquanto para a operação anormal,a água 
que sai no destilado = 0,2(53) = 10,6 kmol/h.
Para verificar o vazamento de água de resfriamento, você pode medir a entrada e saída de água de resfriamento do
condensador e veja se há alguma diferença.
dados. F = 100 kmol/h. D + B = 53 + 62 = 115 kmol/h. Portanto, parece que temos 115 - 100 = 15 
kmol/h a mais de fluxo saindo do sistema de destilação. Agora verifique o equilíbrio geral do material do 
metanol usando os dados fornecidos. Taxa de fluxo de metanol em = 0,51(100) = 51 kmol/h. Taxa de fluxo 
de metanol de saída = 0,80(53) + 0,12(62) = 49,84 kmol/h. Portanto, o balanço de metanol está próximo, 
com apenas uma discrepância de cerca de 2%. Agora verifique o equilíbrio geral do material hídrico usando 
os dados fornecidos. Fluxo de água em = 0,49(100) = 49 kmol/h. Fluxo de saída de água = 0,20(53) + 
0,88(62) = 65,16 kmol/h. Portanto, temos 65,16 - 49 = 16,16 kmol/h mais água saindo do que 
entrando. Esta é uma discrepância significativa. Parece certo que há vazamento de água no sistema de 
destilação. Duas possibilidades são: (1) vazamento de água de resfriamento do condensador no 
condensado, ou (2) vazamento de vapor do refervedor no vapor fervido. Um vazamento de vapor no 
refervedor pode não ser sério porque o vapor pode não chegar ao topo da coluna para diluir o produto 
metanol. Um vazamento de água de resfriamento do condensador pode ser muito sério porque parte dele 
acabaria no destilado, diluindo assim o produto metanol. Devido ao destilado de metanol impuro para 
a operação anormal, parece que a falha é um vazamento de água de resfriamento do condensador. Verifique isso a seguir.
Assim, 5,3 kmol/h adicionais de água saem do destilado. Para a operação anormal, a taxa de vapor 
superior = 53 + 94 = 147 kmol/h e, portanto, 53/147 x 100% = 36% do vapor superior (condensado 
total) é destilado. Assim, se 15 kmol/h de água vazassem para o vapor superior, esperaríamos que 
0,36(15) = 5,4 kmol/h saíssem com o destilado. Isto compara-se muito bem com os 5,3 kmol/h de água 
adicional calculados acima pelo balanço de materiais. Se o grau de fracionamento dentro da coluna for 
aproximadamente o mesmo que para a operação normal, pode-se concluir que a culpa é de um 
vazamento de água de resfriamento do condensador.
Se a taxa de vapor for mantida constante e a taxa de refluxo for aumentada, então a taxa de 
destilado deverá ser diminuída. Suponha uma taxa de vapor de 147 kmol/h, com 30 kmol/h para 
destilação e 117 kmol/h para refluxo. Então, 30/117 x 100% = 25,6% do vapor superior é destilado. 
Portanto, o vazamento de água para o destilado seria de 0,256(15) = 3,84 kmol/h. Se o fracionamento 
fosse igual ao da operação normal, de modo que o vapor superior fosse 90% molar de metanol, a diluição 
com vazamento resultaria em 0,1(30 - 3,84) + 3,84 = 6,46 kmol/h de água em 30 kmol/h. Assim, 
pureza do metanol = (30 - 6,46)/30 x 100% = 78,5% em mol. Porém, a maior razão de refluxo 
aumentaria o fracionamento, de modo a aumentar a pureza acima deste valor. Um aumento adicional 
no fracionamento poderia ser alcançado, se a alimentação fosse condensada em um líquido saturado 
e calor adicional fosse transferido no refervedor. Mas, mesmo que fosse alcançado um vapor superior de 
metanol puro, a pureza do metanol após a diluição com o vazamento de água seria: (30 - 3,84)/30 
x 100% = 87,2% molar de metanol. Deve eliminar o vazamento.
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Exercício 7.20
Assunto:
Premissas: Estouro molar constante. Refluxo líquido saturado.
Análise: Primeiro, verifique a separação para uma taxa de alimentação de 100 kmol/h. Isto é mostrado no 
gráfico de McCabe-Thiele abaixo em termos de frações molares de A, o componente mais volátil. A curva de 
equilíbrio é calculada a partir da Eq. (7-3),
Encontre: Composições de refluxo e ebulição quando a taxa de alimentação é inadvertidamente reduzida para 25 
kmol/h, mantendo constantes as taxas de fluxo de refluxo e ebulição.
um x
( 1 ÿ 1 ) + ÿ x As 
frações molares fornecidas são: xF = 0,50 xB = 0,20 A linha operacional da seção de retificação 
tem uma inclinação de 0,75 e passa pelo ponto {0,9, 0,9}.
x
A linha q é vertical em x = 0,5. O gráfico mostra concordância quase perfeita com a separação desejada para uma 
taxa de alimentação de 100 kmol/h.
Efeito nas composições de refluxo e ebulição da redução da taxa de alimentação para uma coluna de 
destilação quando o refluxo e a taxa de ebulição são mantidos constantes
e
3
x
Dado: Coluna com 3 placas teóricas, um condensador total e um refervedor parcial. A alimentação é um líquido 
saturado de 50% em mol de A e 50% em mol de B, alimentado na bandeja inferior. A uma taxa de alimentação de 
100 kmol/h, os produtos desejados de destilado com 90% molar de A e fundos de 20% molar de A podem ser 
alcançados, quando um refluxo correspondente a L/ V = 0,75 é usado. A volatilidade relativa de A para B é constante 
em 3,0.
=
1 2 +
xD = 0,90
=
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Exercício 7.20 (continuação)
Fluxo
Análise: (continuação)
Taxa de fluxo, kmol/h Mol% A Mol% B
o refervedor pode ser desligado. O resultado é mostrado abaixo, onde as frações molares de A são 0,93 pol.
10
171,44
153,58 - 14,29 = 139,29 kmol/h = V. Assim, na seção retificadora, L/ V = 128,58/139,29 =
50 
90 
20
teria que ser reduzido para atingir uma taxa de fundo desejada, por exemplo, 57,14% da alimentação, como em
Vapor aéreo, V
é mantido em 171,44 kmol/h. Portanto, pelos balanços materiais,
no destilado e no refluxo, 0,18 nos fundos e 0,38 no vapor do refervedor.
Destilado
F = D + B e xFF = 50 = xDD + xBB = 0,90D + 0,20B. Resolvendo essas equações, juntamente com
Partes inferiores
171,44
as composições dos fundos são determinadas posicionando as linhas de operação de modo que 3 estágios + um
Para o caso base de F = 100 kmol/h, as equações de balanço de materiais são
0,923 e na seção de decapagem, L / V = 153,58/139,29 = 1,103. O destilado resultante e
228,58
80
Vapor do refervedor, V
impossível. Portanto, a coluna não pode ser operada com a mesma taxa de ebulição. Essa taxa
100,00 
42,86 
57,14 
128,58
50
o caso base ou 0,5714(25) = 14,29 kmol/h. Se isso fosse feito, teríamos agora, V = L - B =
kmol/h e a fervura, VL = L + F 
= 128,58 + 25 = 153,58 e B = L -V = 153,58 - 171,44 = -17,86 kmol/h. Isso é
Líquido para refervedor, L
Alimentar
,
Refluxo, L
Quando a taxa de alimentação é reduzida para 25 kmol/h, a taxa de refluxo, L, é mantida em 128,58
V = L + D, V/ L = 0,75, V =V e L = L + F , fornece os seguintes resultados:
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.E x e r c i s e 7 2 0 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.21
é é
Onde a pressão de vapor está em torr e a temperatura está em oC. Resolvendo, Eqs. (1) a 
(8), Na resolução das equações, P = 13,3 kPa ou 99,8 torr.Os resultados estão tabulados na próxima página.
P
T 203 924 +.
-
9336 97
.
.
=
(8)
408812
-16 6541 exp.
=
Abaixo da tabela está um gráfico de McCabe-Thiele de yA versus xA para determinar o refluxo 
mínimo para xD = 0,995 e uma linha q horizontal em y = 0,90, que cruza a curva de 
equilíbrio em x = 0,572. Portanto, a inclinação da linha de operação da seção retificadora em 
refluxo mínimo é (L/V)min = (0,995 - 0,90)/(0,995 - 0,572) = 0,225. A partir de um 
rearranjo da Eq. (7-7), Rmin = (L/V)min/[1 - (L/V)min] = 0,225/(1-0,225) = 0,290. Portanto, a razão de 
refluxo para operação = 1,6Rmin = 1,6(0,290) = 0,464.
23 0155 exp.
(7)
.
P
T 321434 +
1 + = aa
1
K
Destilação de um vapor saturado de anidrido maleico (A) e ácido benzóico (B)
PT
P
anidrido maleico (A) em termos dos valores K:
Se os dados de pressão de vapor fornecidos forem ajustados às equações de Antoine, obteremos:
- (5, 6)
,
x
Encontre: Número de placas teóricas necessárias se a razão de refluxo for L/ D = 1,6 vezes o mínimo.
K=
Por isso,
Dado: A alimentação contém 90% em mol de A e 10% em mol de B. O destilado contém 99,5% em mol de 
anidrido e o fundo contém 0,5% em mol de ácido. Dados de pressão de vapor.
e
, (3, 4)
x
As equações (1) a (4) podem ser reduzidas às seguintes equações para as frações molares de
Kk
Assunto: 
sob vácuo a 13,3 kPa.
x
(1, 2)
PT
1 + = xx
e K x,
K
P
= =
Análise: Primeiro calcule uma curva y, x de equilíbrio usando a lei de Raoult com os dados de 
pressão de vapor. Eq. (2-44) se aplica, assim como a soma das frações molares nas fases em equilíbrio.
-
=
Suposições: Lei de Raoult para calcular valores K a partir de dados de pressão de vapor. Estouro 
molar constante.
e= =
A
A B
B
A
A
B
A AA
AB
B
A
B
B
AB
A
é
A
B
é
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Exercício 7.21 (continuação)
1,411 0,203 0,659 0,931
2,115 0,343 0,371 0,784
3,085 0,562 0,173 0,535
4,100 0,821 0,055 0,224
3,317 0,619 0,141 0,468
1,534 0,226 0,592 0,908
de A, torre P
99,8 
104,1 
108,9 
118,8 
129,5 
140,9 
153,1 
166,2 
180,2 
211,1 
228,1 
246,3 
265,6 
286,1 
307,9 
331,1 
355,6 
381,6 
409,2 
438,3 
469. 
1 474,2
135,3 
136,5 
137,8 
140,3 
142,8 
145,3 
147,8 
150,3 
152,8 
157,8 
160,3 
162,8 
165,3 
167,8 
170,3 
172,8 
175,3 
177,8 
180,3 
182,8 
185 .3 
185,7
1,191 0,164 0,814 0,970
4,701 0,987 0,004 0,017
2,661 0,463 0,244 0,650
1,297 0,183 0,733 0,951
2,867 0,510 0,208 0,596
4,751 1,001 0,000 0,000
2,286 0,379 0,326 0,744
1,043 0,138 0,953 0,993
Análise: (continuação)
T, oC P
4,392 0,901 0,028 0,125
1,092 0,147 0,903 0,986
2,468 0,419 0,284 0,700
1,665 0,251 0,530 0,882
de B, torr 
13,1 
13,8 
14,6 
16,3 
18,2 
20,3 
22,6 
25,1 
27,9 
34,2 
37,8 
41,8 
46,2 
50,9 
56,1 
61,8 
68,0 
74,7 
81,9 
89,9 
98,5 
99,9
1,805 0,279 0,472 0,853
3,563 0,681 0,111 0,395
3,824 0,748 0,082 0,313
1,000 0,131 1,000 1,000
é
xA O KB
é
de A
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E x e r c i s e 7 2 1 (continuação).
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.21 (continuação)
Análise: (continuação)
A alimentação é enviada de cima para a placa 4.
Agora determine os requisitos da bandeja para a operação real. Usando a Eq. (7-7), com razão de 
refluxo operacional de 0,464, L/ V = R/(1 + R) = 0,464/(1 + 0,464) = 0,317. Como são obtidos produtos destilados e de 
fundo de alta pureza, use 3 diagramas de McCabe-Thiele. O primeiro diagrama é para a região de alta pureza do 
componente A de y e x = 0,9 a 1,0. A linha operacional para a seção retificadora começa em {0,995, 0,995} e, com 
inclinação de 0,317, cruza o eixo vertical para x = 0,90 em y = 0,965. Toda a região é coberta no segundo diagrama, 
o estágio de alimentação está localizado de forma ideal. A região de baixa concentração é abordada no terceiro 
diagrama.
A partir destes três diagramas, vê-se que são necessárias 8 placas teóricas mais um refervedor parcial.
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Uma análise: (continuação)
E x e r c i s e 7 2 1 (continuação).
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Uma análise: (continuação)
.E x e r c i s e 7 2 1 (continuação)
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Exercício 7.22
Assunto: Destilação de uma mistura de A e B com base na fervura, em vez de refluxo,
Premissas: Estouro molar constante.
Encontrar:
Dado: Uma mistura de alimentação com ponto de bolha de 5% em mol de A e 95% em mol de B. Destilado para conter 35
Análise: A partir de um rearranjo da equação de equilíbrio, Eq. (7-3),
da Eq. (1), o y em equilíbrio com x = 0,05 é: y = ÿx/ [1 +
linha de operação da seção, usando a Eq. ((7-9), com modificação para condensador parcial conforme determinado
e
(b) Razão de ebulição mínima, VB = V / B 
(c) Número de estágios de equilíbrio para uma razão de ebulição = 1,2 vezes o mínimo.
estágios de equilíbrio.
cruza a linha q vertical (xF = 0,05) em 0,002 + 4,294 (0,05 - 0,002) = 0,2081. Portanto, o
+
e 0,184 5 +=
Usando métodos algébricos,
+-
R
y3 = x2 = 0,0147. Da Eq. (1), x3 = 0,0147/[6-5(0,0147)] = 0,0025. Isso está perto, mas não
(c) A razão de fervura = VB = 1,2(0,253) = 0,3036. Da Eq. (7-12), a inclinação do
0,473
e
Coluna equipada com condensador parcial e refervedor parcial.
=
x(ÿ ÿ 1)] = 6(0,05)/[1 + 0,05(6 ÿ 1)] = 0,24. A inclinação da linha operacional = ( L /V ) = (0,24 -
da Fig. 7.18, é,
R
da Eq. (7-8), R = (L/V)/[1 - (L/ V)] = 0,473/(1 - 0,473) = 0,8975. A equação para a retificação
x
pontos para {y, x} de {0,002, 0,002} e {y em equilíbrio com x = 0,05}. De um rearranjo
+e x
linha de operação da seção de decapagem = L / V = (VB + 1)/VB = (0,3036 + 1)/0,3036 = 4,294. Está linha
1
requisitos.
(b) Para uma taxa de fervura mínima, a linha operacional da seção de extração conecta os dois
.
(a) Para estágios mínimos, tenha refluxo total, de modo que y = x para fluxos de passagem. Começar
uma(1) 6 ÿ 5
Portanto, y2 = x1 = 0,0824. Da Eq. (1), x2 = 0,0824/[6-5(0,0824)] = 0,0147. Portanto,
1/(4,96 - 1) = 0,253.
inclinação da linha retificadora = L/ V = (0,35 - 0,2081)/(0,35 - 0,05) = 0,4730. De um rearranjo
x
aa
bastante igual ao valor desejado de 0,002. Assim, precisamos de pouco mais de 3 no mínimo
(a) Número mínimo de estágios de equilíbrio.
1
+
cálculos do topo. yD = y1 = 0,35. Da Eq. (1), x1 = 0,35/[6 - 5(0,35)] = 0,0824.
(1)
0,002)/(0,05 - 0,002) = 4,96. A partir de um rearranjo da Eq. (7-12), (VB)min = 1/ [( L /V ) - 1] =
R
1
(2)=
mol% A e a bottoms contêm 0,2 mol% A. Volatilidade relativa, ÿA,B = 6 = uma constante.
e=
Dn n1n +
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Exercício 7.22 (continuação)
4.294- x
EM
1 +
EM
EM 1= x 0,00659-e = x
xA de A
Análise: (c) (continuação)
Equilíbrio
estágio
Reboilador parcial
0,0224
0,0161
são necessários na coluna.
0,0376
resultados, dados como frações molares de A saindo de um estágio de equilíbrio. O estágio ideal de alimentação é o
(3)
Os cálculos mostram que além do condensador parcial e do refervedor parcial, 8 estágios de equilíbrioplaca superior.
0,0296
0,350 
0,223 
0,190 
0,155 
0,121 
0,0894 
0,0626 
0,0407 
0,0235 
0,0106
comece a usar a Eq. (2), mas mude para a Eq. (3), quando x < xF = 0,05. Os cálculos são encerrados
0,0824
A equação para a linha operacional da seção de decapagem, usando a Eq. (7-12) é,
0,00400
0,0458
quando x < xB = 0,002. Os cálculos podem ser feitos em planilha, com as seguintes
Condensador parcial 1 
2 
3 
4 
5 
6 7 8
0,0110
0,00178
0,00701
Agora podemos calcular estágio por estágio de cima para baixo, começando em yD = 0,35, alternando
entre a curva de equilíbrio, Eq. (1) e a linha operacional apropriada, Eq. (2) ou (3). Nós
eu B eu1 + m
B B
B
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Exercício 7.23
Total: 24.900 1.030,7 100,00
um refervedor parcial. Operação a 1 atm com razão de refluxo L/ D = R = 1,0. Vapor-líquido
Da Eq. (7-26), inclinação da linha q = q/(q - 1) = 1,12/(1,12 - 1) = 9,333. Portanto, no diagrama de McCabe-Thiele, 
é desenhada uma linha com inclinação de 9,333 que intercepta o ponto {0,438,0,438}.
Nos gráficos de McCabe-Thiele abaixo, o primeiro para a região de alta fração molar, vê-se que o
a razão de refluxo especificada está, felizmente, acima do valor mínimo para o mol de destilado especificado
dados de equilíbrio no Exercício de 7.19.
Premissas: Estouro molar constante.
Usando os dados de equilíbrio líquido-vapor, um gráfico yx para o método McCabe-Thiele é feito e
Dado: Alimentação líquida de 14.460 kg/h de metanol e 10.440 kg/h de água em q = 1,12. Destilado de 99
14.460 451,3 Metanol 43,79
o estágio de alimentação é o número 17, de cima para baixo.
ponto {0,99,0,99}. A linha operacional da seção de decapagem é desenhada para cruzar o ponto
% em mol de metanol e um fundo de 99% em mol de água são desejados. A coluna possui um condensador total e
Água 10.440 579,4 56,21
{0.01,0.01} e o ponto onde a linha q cruza a linha operacional da seção retificadora.
Da Eq. (7-7), a inclinação da linha de operação da seção retificadora = L/ V = R/(R + 1) = 1/(1 + 1) =
Destilação de uma mistura de metanol e água com alimentação líquida sub-resfriada.
metanol e 18,02 para água,
0,5. Esta linha é desenhada no diagrama de McCabe-Thiele com uma inclinação de 0,5 que cruza o
suavizado com uma planilha, observando que o metanol é o mais volátil. Portanto, xF = 0,4379,
Encontre: Localização do estágio de alimentação e número de estágios de equilíbrio.
xD = 0,99, xB = 0,01.
fração.
A partir dos gráficos, percebe-se que são necessários 20 estágios teóricos mais um refervedor parcial. O ideal
Análise: Primeiro, determine a composição da alimentação em % mol. Usando pesos moleculares de 32,04 para
Assunto:
Componente kg/h kmol/h Mol%
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2 3 (continuação).E x e r c i s e 7 
Uma análise: (continuação)
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E x e r c i s e 7 2 3 (continuação).
Uma análise: (continuação)
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VB = D + LD = 75 + LD
Assunto: 
condensador.
Análise: Primeiro calcule o equilíbrio geral dos materiais. O condensador total não precisa ser considerado.
Método Analítico:
Dado: Alimentação líquida saturada de 69,4% em mol de benzeno (B) em tolueno (T) alimentada em um refervedor parcial.
Encontre: Moles de vapor gerados no refervedor por 100 mols de alimentação por métodos analíticos e
ÿ = 2,5 = yD (1 - xD)/ xD(1 - yD) = 0,9(1 - xD)/ xD(1 -0,9) = 9(1 - xD)/xD Resolvendo a 
Eq. (7), xD = 0,783
(3)
Reboilador parcial:
(7)
Escreva balanços de materiais em torno do refervedor parcial e do condensador parcial, usando subscritos
Condensador parcial:
Eqs. (3) a (6), são 4 equações com 2 incógnitas, VB e LD. Precisamos apenas de 2 dos 4
Resolvendo a Eq. (2), xB = 0,625
um condensador total. O refluxo do condensador parcial é enviado para o refervedor parcial. O destilado é
(4)
Para o refervedor parcial,
(9)
volatilidade do benzeno em relação ao tolueno = ÿ = 2,5.
F = 100 = D + B = 25 + B Balanço material total geral: Resolvendo a Eq. 
(1), B = 75 moles
100 + LD = 75 + VB 69,4 
+ LD(0,783) = 46,9 + VB(0,806)
Balanço de material de benzeno: FxF + LDxD = BxB + VByB
definição na Eq. (7-2). Para o condensador parcial,
equações. Usando as Eqs. (3) e (4),
Separação parcial de uma mistura de benzeno-tolueno com um refervedor parcial e um
Assuma equilíbrio no condensador parcial e no refervedor parcial. Usando o ÿ dado com seu
Base: 100 moles de ração.
Balanço material total: F + LD = B + VB ou 100 + LD = 75 + VB (3)
(1)
ou
Resolvendo a Eq. (8), yB = 0,806
(8)
LD = 98 moles/100 moles de ração e VB = 123 moles/100 moles de ração
B para correntes que saem do refervedor e D para correntes que saem do condensador parcial.
Balanço material total: 
Balanço material de benzeno: VByB = DyD + LDxD = 75(0,9) + LDxD = 67,5 + LDxD (6)
métodos gráficos.
(5)
contêm 90% molar de benzeno (yD = 0,9) a uma taxa de 25 moles por 100 moles de ração. O relativo
ÿ = 2,5 = yB (1 - xB)/ xB(1 - yB) = yB (1 - 0,625)/0,625(1 - yB) = 0,6 yB/(1 - yB)
Resolvendo equações (3) e (9),
O vapor do refervedor passa para um condensador parcial. O vapor do condensador parcial passa para
Balanço geral do material de benzeno: FxF = 69,4 = DyD + BxB = 25(0,9) + 75xB (2)
69,4 + LDxD = 75(0,625) + VByB = 46,9 + VByB
Exercício 7.24
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Método Gráfico:
Análise: (continuação)
um x x=
Combinando isso com a Eq. 
(3), VB = 125 moles/100 moles de ração, o que está próximo do valor analítico.
1 15
=
+
No diagrama de McCabe-Thiele abaixo, a curva de equilíbrio é obtida a partir da Eq. (7-3),
.2 5
e
(1 a 1)+ ÿx . x
A linha de operação da seção de retificação está localizada, conforme mostrado, de modo que duas 
etapas de equilíbrio, uma para o condensador parcial e outra para o refervedor parcial, sejam escalonadas 
entre xC = 0,9 (do condensador total) e xB = 0,625. A inclinação medida da linha operacional = LD/ VB = 0,8.
Exercício 7.24 (continuação)
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xn+1 = em
n
n
n
n
n
Método Analítico:
Equilbrium x e
Assunto:
Análise: Este exercício pode ser resolvido analiticamente ou graficamente. Como o benzeno é o mais
Encontre: Moles de líquido ainda em estado estacionário.
estágio
Premissas: Mistura perfeita para obter composições uniformes no tambor de refluxo e no alambique.
Dado: Alimentação de 100 kmol de 20% em mol de benzeno e 80% em mol de clorobenzeno. A coluna tem 4
-
Eq. (1). Então, da Eq. (2), x2 = y1. Continue desta maneira, resolvendo alternadamente a Eq. (1) e
1 313
(2)
0,22554 0,54603
2 (placa inferior 0,00412 0,01679
Pelo balanço geral do material de benzeno,
B = fundo do alambique = 63,49 kmoles
.
3 
4 
5 (placa superior) 
tambor de refluxo
No refluxo total, numerando os estágios de baixo para cima,
( A'1_ _
a
pressão operacional de 1 atm, volatilidade relativa do benzeno em relação ao clorobenzeno = ÿ =
.
então Eq. (2), até atingir y5 (vapor que sai daplaca superior). Então, x no tambor de refluxo = y5.
0,54603
(3)
o alambique com 0,1% em mol de benzeno.
como,
Comece na parte inferior, estágio 1, com x1 = 0,001. Resolva para y1 (vapor saindo do alambique) com
e
x
0,06587 0,22554
Resolvendo equações (3) e (4), D = destilado em tambor de refluxo = 36,51 kmoles
Pelo balanço material total geral, F = 100 = D + B
1 (ainda) 0,00100 0,00412
Retificação de uma mistura de benzeno e clorobenzeno em refluxo total.
+
componente volátil, Eq. (7-3) fornece a relação de equilíbrio no alambique ou em qualquer uma das 4 placas, n,
0,01679 0,06587
x
1 + x )
(1)=
4.13. Operar em refluxo total com retenção apenas no tambor de refluxo e no alambique. Quer líquido em
x
Os resultados de uma planilha são,
FxF = (100)(0,20) = 20 = DxD + BxB = D(0,54603) + B(0,001) (4)
placas teóricas, um condensador total, um tambor de refluxo e um alambique para vaporizar a alimentação. Numa
413
=
Exercício 7.25
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Exercício 7.25 (continuação)
o 
Método Gráfico:
No gráfico de McCabe-Thiele na próxima página, a curva de equilíbrio é calculada a partir da 
Eq. linha. Cinco etapas são afastadas do(1). A linha de operação da seção de retificação são os 
45 fundos de xB = 0,001. O y5 resultante é essencialmente o mesmo do método analítico.
Assim, novamente, B = fundos em still = 63,49 kmoles.
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Exercício 7.25 (continuação)
Análise: Método gráfico (continuação)
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Exercício 7.26
D
Assunto:
Premissas: Estouro molar constante.
Encontrar: Número de bandejas reais necessárias para obter um destilado de 80% em mol de acetona e um 
fundo de 25% em mol de acetona, inserindo a alimentação no local ideal.
+ x
1
A partir desta equação, a intersecção da linha operacional da seção retificadora e da linha q vertical está em y = 
0,333(0,5) + 0,533 = 0,70. A linha operacional da seção de decapagem passa pelos pontos {y, x} {0,70, 0,50} e 
{0,25, 0,25}, dando-lhe a equação, y = 1,80x-0,20.
Exceto para o estágio de refervedor, os estágios estão afastados de uma linha de eficiência, que para uma 
eficiência de vapor de Murphree de 0,5 é posicionada verticalmente a meio caminho entre a curva de equilíbrio e 
a linha de operação, conforme governado pela Eq. (7-41), EMV = 0,5 = (yn - yn+1)/(yn* - yn+1), onde yn+1 é a 
localização na linha de operação, yn é a localização na linha de eficiência e yn * é a localização na linha 
de equilíbrio. No entanto, presume-se que o refervedor tenha uma eficiência de 100%.
R +
1
Análise: No diagrama McCabe-Thiele abaixo, a curva de equilíbrio é traçada a partir dos dados fornecidos. A linha 
q é vertical, passando por x = 0,5. A linha operacional de retificação tem uma inclinação, L/ V, da Eq. (7-9), de R/
(R + 1) = 0,5/1,5 = 0,333. Esta linha operacional passa pelo ponto, y = 0,8, x = 0,8. Da Eq. 7-9), a equação para a 
linha operacional da seção retificadora é,
Dado: Alimentação líquida saturada de 50% em mol de acetona e 50% em mol de isopropanol. A coluna 
está equipada com um condensador total e um refervedor parcial. A razão de refluxo, L/ D, é 0,5. Eficiência de 
vapor Murphree = 50%. São fornecidos dados de equilíbrio líquido-vapor a 1 atm, sendo a acetona o componente 
mais volátil.
1
=
R +
=e x
Destilação de acetona e isopropanol, levando em consideração a eficiência da bandeja.
= 0,333 0,667(0,8) 0,333 0,533
R
+ x
Como visto no gráfico, são necessárias pouco mais de 8 bandejas mais o refervedor parcial. A placa de alimentação está localizada na 
posição 4 a partir do topo.
+ x
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E x e r c i s e 7 2 6 (continuação).
Uma análise (continuação)
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euhomem
B min
O gráfico de McCabe-Thiele para estágios mínimos de refluxo total também é mostrado na próxima página. As 
linhas de operação coincidem com as 45
Encontre: Para um destilado de 95% molar de CS2 e um fundo de 5% molar de CS2, determine:
Destilação de dissulfeto de carbono e tetracloreto de carbono.
(a) Razão mínima de refluxo, razão mínima de ebulição e número mínimo de estágios. (b) Número 
de bandejas.
Análise: (a) No gráfico de McCabe-Thiele na próxima página, as linhas operacionais da seção de retificação 
e da seção de extração são mostradas para determinar as taxas mínimas de refluxo e fervura. Observe que a 
linha q tem uma inclinação dada na Eq. (7-26) como q/(q - 1) = 0,5/(0,5 - 1) = -1 e intercepta o ponto {0,4, 0,4}. 
A linha operacional da seção retificadora cruza o ponto {0,95, 0,95} e o ponto onde a curva de equilíbrio e a 
linha q se cruzam. A inclinação dessa linha é medida como L/ V = 0,642. Da Eq. (7-9), L/ V = R/(R + 1). 
Reorganizando, Rmin = (L/V)/[1 - (L/ V)] = 0,642/(1 - 0,642) = 1,79
Dado: Alimentação parcialmente vaporizada (q = 0,5) de 40% molar de CS2. Operação com relação de refluxo, 
L/ D, de 4 e eficiência de vapor Murphree de 80%. Refervedor parcial e condensador total. Dados de equilíbrio 
vapor-líquido.
linha. Vê-se que são necessários 6 estágios de equilíbrio.
A linha operacional da seção de decapagem cruza o ponto {0,05, 0,05} e o ponto onde a curva de equilíbrio 
e a linha q se cruzam. A inclinação dessa linha é medida como L / V = 2,043. Da Eq. (7-14), L / V = (VB + 
1)/ VB. Reorganizando,
(b) Para uma razão de refluxo, R = L/ D, de 4, a inclinação da linha de operação da seção retificadora 
da Eq. (7-9) é L/ V = R/(R + 1) = 4/5 = 0,8. Esta linha e a linha operacional da seção de decapagem são 
mostradas no terceiro diagrama McCabe-Thiele abaixo. Exceto para o estágio de refervedor, os estágios são 
afastados de uma linha de eficiência, que para uma eficiência de vapor de Murphree de 0,8 está 
posicionada a 80% da distância vertical da linha de operação até a curva de equilíbrio, conforme governado 
pela Eq. (7-41), EMV = 0,8 = (yn - yn+1)/(yn* - yn+1), onde yn+1 é a localização na linha de operação, yn é 
a localização na linha de eficiência e yn * é a localização na linha de equilíbrio. No entanto, presume-se que o 
refervedor tenha uma eficiência de 100%. Como visto no gráfico, são necessárias pouco mais de 9 bandejas 
mais o refervedor parcial. Chame isso de 10 bandejas mais o refervedor. A placa de alimentação está localizada 
na posição 7 a partir do topo.
( )
)(
Assunto:
Premissas: Estouro molar constante.
LV
EM 1= =
1 2.043 1 -B -
1= 0,95 9EM
/
=
Exercício 7.27
o 
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E x e r c i s e 7 2 7 (continuação).
Uma análise: (a) (continuação)
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2 7 (continuação).E x e r c i s e 7 
Uma análise: (a) (continuação)
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E x e r c i s e 7 2 7 (continuação).
Uma análise: (b) (continuação)
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Exercício 7.28
o 
Assunto:
Premissas: Excesso molar constante e refluxo de líquido saturado.
Dado: Alimentação no ponto de bolha de 50% em mol de benzeno e 50%em mol de tolueno. Equipamento que 
inclui um refervedor parcial, um condensador total e uma coluna de bandeja com tampa de bolha com eficiência 
geral de placa de 65%. Coluna para operar a 1 atm para produzir um destilado de 95% em mol de benzeno e um 
fundo de 95% em mol de tolueno. Dados de equilíbrio vapor-líquido do Exercício 7.13. Dados de entalpia para o refervedor.
Encontre: (a) Razão mínima de refluxo (estágios infinitos).
Aplicando a Eq. (6-21), Na = 11/0,65 = 16,9 ou 17 placas reais mais o refervedor parcial.
linha. Os estágios de equilíbrio são interrompidos a partir de
Cálculos preliminares de projeto para a destilação de uma mistura de benzeno-tolueno.
(b) Número mínimo de placas reais (refluxo total). (c) Número 
de placas reais para R = 1,5 Rmin. (d) Quilogramas 
por hora de produtos para uma ração de 907,3 kg/h. (e) Kg/h de vapor 
saturado a 273,7 kPa para serviço térmico do refervedor usando dados de entalpia fornecidos. (f) 
Rigoroso equilíbrio de entalpia em torno do refervedor.
Análise: Os gráficos de McCabe-Thiele são feitos em termos de frações molares de benzeno, uma vez que o 
benzeno é o componente mais volátil. A curva de equilíbrio é traçada a partir dos dados do Exercício 7.13. (a) 
Para uma alimentação líquida saturada, o refluxo mínimo corresponde a um ponto de compressão 
localizado na interseção de uma linha q vertical que passa por xF = 0,5 e a curva de equilíbrio conforme 
mostrado no diagrama de McCabe-Thiele abaixo. A partir dos dados de equilíbrio, esta interseção está em y = 
0,72 e x = 0,5. Então, a inclinação da linha operacional da seção retificadora, (L/V)min é (0,95 - 0,72)/(0,95 - 0,50) 
= 0,511. A partir de um rearranjo da Eq. (7-7), Rmin = (L/V)min /[1 - (L/V)min ] = 0,511/(1 - 0,511) = 1,045.
as linhas de operação são coincidentes com 45 
xB = 0,05 a xD =0,95. Vê-se que são necessários pouco menos de 7 estágios de equilíbrio. Chame isso de Nt = 7.
Da Eq. (6-21), para uma eficiência global da placa de 65%, ou seja, Eo = 0,65, o número mínimo real de 
placas = Na = Nt / Eo = 7/0,65 = 10,8.
(b) O gráfico de McCabe-Thiele para estágios mínimos de refluxo total é mostrado abaixo. O
(c) Razão de refluxo operacional = R = 1,5 Rmin = 1,5(1,045) = 1,57. Da Eq. (7-7), a inclinação da linha 
de operação para a seção retificadora = L/ V = R/(1 + R) = 1,57(1 + 1,57) = 0,611. No diagrama McCabe-
Thiele da próxima página, a linha operacional da seção retificadora tem esta inclinação e passa pelo ponto 
y=0,95, x=0,95. a linha operacional da seção de decapagem passa pelo ponto y=0,05, x=0,05 e intercepta a linha 
q vertical no ponto onde a linha operacional da seção retificadora intercepta a linha q. Como visto, os 
estágios de equilíbrio são escalonados começando no topo, com uma mudança da seção de retificação 
para a seção de extração para minimizar o número de estágios e, assim, localizar o estágio de alimentação 
ideal. O resultado são pouco mais de 10 estágios de equilíbrio mais um refervedor parcial. Chame isso 
de 11 estágios de equilíbrio mais um refervedor parcial.
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Exercício 7.28 (continuação)
Análise: (continuação)
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Exercício 7.28 (continuação)
Análise: (continuação)
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.E x e r c i s e 7 2 8 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.28 (continuação)
ÿ1
ÿ1
= -
Análise: (continuação) 
(d) PM do benzeno = 78,11. PM de tolueno = 92,14.
A taxa de vapor que sai do refervedor = 19,03 - 5,33 = 13,70 kmol/h. No gráfico acima, a composição 
do vapor do refervedor = 12% em mol de benzeno. Desprezando o calor sensível e usando os dados 
de entalpia fornecidos, após a conversão de Btu/lbmol para kJ/kmol, a taxa térmica do refervedor é QR 
= 2,324[0,12(13,7)(18.130 - 4.900) + 0,88(13,7)(21.830 - 8.080 )] = 436.000 kJ/kmol.
-
(f) Um balanço de entalpia rigoroso em torno do refervedor leva em conta o efeito do calor 
sensível, uma vez que a temperatura do líquido que entra no refervedor não é a mesma que as 
temperaturas do líquido e do vapor de equilíbrio que saem do refervedor. Sejam N = condições de saída 
do refervedor e N-1 as condições de saída do estágio acima do refervedor. Então,
(e) Primeiro calcule os kmol/h de vapor que sai do refervedor, usando a suposição de 
transbordamento molar constante. Da parte (c), a razão de refluxo = 1,57. Portanto, a taxa de refluxo 
= 1,57(5,33) = 8,37 kmol/h. Abaixo do estágio de alimentação, a taxa de líquido = 8,37 + 10,66 = 19,03 kmol/h.
=
(2)
Observe que no balanço de entalpia simplificado da parte (e), a seguinte equação foi 
aplicada,
Seja F = kmol/h de ração. Então, por balanço de material de massa com alimentação 
equimolar, 0,5F (78,11) + 0,5F(92,14) 
= 907,3 Resolvendo, F = 10,66 kmol/h. Para a alimentação equimolar, as taxas de fluxo dos 
componentes na alimentação são: 5,33 kmol/
h cada para benzeno e tolueno Em seguida, calcule as taxas 
de fluxo de destilado e de fundo a partir do balanço molar 
total total: F = nF = 10,66 = D + 
B mol total de benzeno equilíbrio: Resolvendo Eqs. (1) e (2), D = 5,33 
kmol/h e B = 5,33 kmol/h Portanto, em termos de taxas de fluxo de 
massa, a taxa total total de destilado é, mD = 0,95(5,33)(78,11) 
+ 0,05(5,33)( 92,14) = 420,1 kg/h Portanto a taxa de fundo = mB = 907,3 - 420,1 = 487,2 kg/h
(1)
FxF = 5,33 = 0,95D + 0,05B
+
Do Manual de Perry, calor latente de vaporização do vapor a 273,7 kPa (404 K) = 2.172 kJ/kg Portanto, 
precisamos de 436.000/2.172 = 200,7 kmol/h ou 3.616 kg/h.
QR VN HVN LN HLN LN HLNÿ1
Visto que VN = LN ÿ LN ÿ1 , isso é equivalente a assumir HLN HLN =
QR VN HVN HLN
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Exercício 7.29
Premissas: Estouro molar constante.
Assunto:
Análise: A partir dos dados de equilíbrio vapor-líquido para 1 atm., vê-se que o etanol é mais volátil que a 
água para frações molares de etanol no líquido de 0 a 0,8943, que é a concentração do azeótropo. A 
composição do destilado está dentro desta região.
Dado: Alimentação em ponto de bolha contendo 20% em mol de etanol em água. Unidade composta 
por coluna de bandeja perfurada, refervedor parcial e condensador total. Destilado para conter 85% em 
mol de álcool e uma recuperação de 97% de álcool. Dados de equilíbrio vapor-líquido.
Abaixo da placa de alimentação, L = L + F = 42,44 + 100 = 142,44 kmol/h.
Encontre: (a) Concentrações molares no produto de fundo. (b) 
Valores mínimos de L/ V, L/ D e VB/ B. (c) Número 
mínimo de estágios de equilíbrio e placas reais para Eo = 0,55. (d) Número de placas 
reais para L/ V = 0,80.
Taxa de vapor do refervedor = VB = L - B = 142,44 - 77,18 = 65,26 kmol/h.
(a) Tome como base F = 100 kmol/h.
Da Eq. (7-27), Rmin = (L/D)min = 0,65/(1-0,65) = 1,86.
A taxa de líquido na seção retificadora = L = 1,86D = 1,86(22,82) = 42,44 kmol/h.
linha. Oresultado é aproximadamente 10
estágios é determinado diminuindo os estágios entre a curva de equilíbrio e o refluxo 45) dos 
pontos 0,85 e 0,00777 no 45
(b) No diagrama de McCabe-Thiele na próxima página, os dados de equilíbrio fornecidos são 
plotados. Para uma alimentação líquida com ponto de bolha, a linha q é vertical em xF = 0,2. O refluxo mínimo 
em termos de L/ V é obtido a partir da inclinação da linha de operação da seção retificadora, que passa pelo 
ponto y = xD = 0,85 e é tangente à curva de equilíbrio, ao invés de ser traçada pela interseção do q -line e a 
curva de equilíbrio porque isso faria com que a linha operacional cruzasse erroneamente a curva de 
equilíbrio.
Projeto preliminar para destilação de uma mistura de etanol e água a 1 atm.
A inclinação da linha operacional = (L/V)min = 0,65.
estágios mínimos de equilíbrio. Para uma eficiência de estágio de 0,55, usando a Eq. (6-21), Na = Nt/ Eo 
= 10/0,55 = 18,2 placas mínimas.
Portanto, razão de ebulição = VB/ B = 65,26/77,18 = 0,846.
(1) 
(2)
(c) No segundo diagrama de McCabe-Thiele na próxima página, o número mínimo de linhas (total
Balanço material total geral: F = 100 = D + B 
Recuperação de etanol: 0,97FxF = 0,97(100)(0,20) = 19,4 = DxD = 0,85D 
Resolvendo a Eq. (2), D = 22,82 kmol/h. Da Eq. (1), B = 100 - 22,82 = 77,18 kmol/h Etanol nos 
fundos = 20 - 19,4 = 0,6 kmol/h Portanto, fração 
molar de etanol nos fundos = 0,6/77,18 = 0,00777 Fração molar de água nos 
fundos = 1,0 - 0,00777 = 0,99223
o 
o 
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Exercício 7.29 (continuação)
Análise: (b e c) (continuação)
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.E x e r c i s e 7 2 9 (continuação)
Uma análise: (bandc) (continuação)
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Exercício 7.29 (continuação)
Análise: (continuação) 
(d) Para uma razão de refluxo operacional = L/ V = 0,8, a razão de refluxo, R = L/ D = 0,8/(1-0,8) = 4. No 
diagrama de McCabe-Thiele abaixo, a retificação A linha de operação da seção tem uma inclinação de 
0,8 e passa pelo ponto, y=0,85, x=0,85. a linha operacional da seção de decapagem passa pelo ponto 
y=0,00777, x=0,0777 e intercepta a linha q vertical no ponto onde a linha operacional da seção 
retificadora intercepta a linha q. Como visto, os estágios de equilíbrio são escalonados começando no 
topo, com uma mudança da seção de retificação para a seção de extração para minimizar o número de 
estágios e, assim, localizar o estágio de alimentação ideal. O resultado é pouco menos de 15 
estágios de equilíbrio. Chame isso de 14 estágios de equilíbrio mais um refervedor parcial. Aplicando a 
Eq. (6-21), Na = 14/0,55 = 25,5 ou 26 placas reais mais o refervedor parcial como estágio de equilíbrio.
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Exercício 7h30
e
1 2 + x
=um x=
x
Premissas: Estouro molar constante. O vapor aberto entra no estágio inferior como vapor saturado.
Assunto: Recuperação por destilação com vapor aberto do solvente A da água em duas alimentações.
Dado: Duas alimentações líquidas saturadas, cada uma contendo 50 kmol/h de A. A alimentação 1 contém 40% em 
mol de A e a alimentação 2 contém 60% em mol de A. A unidade consiste em uma coluna e um condensador total. O 
vapor aberto é usado no lugar de um refervedor parcial. Volatilidade relativa = 3,0 para A em relação à água.
Análise: A vazão total da Alimentação 1 = 50/0,4 = 125 kmol/h. A taxa de alimentação total da Alimentação 2 = 
50/0,6 = 83,3 kmol/h. A taxa de alimentação total de A = 50 + 50 = 100 kmol/h. Para uma recuperação de 95% de 
A no destilado, a vazão de A no destilado = 0,95(100) = 95 kmol/h. Com uma fração molar de 0,95 para A no 
destilado, a vazão total do destilado = 95/0,95 = 100 kmol/h.
Como pode ser visto no diagrama de McCabe-Thiele na próxima página, esta linha operacional não cruza a curva de 
equilíbrio. Portanto, o aperto ocorre na alimentação 2 (a alimentação superior).
Ambos os feeds entram em locais ideais.
A equação (1) está representada no diagrama McCabe-Thiele na próxima página. Como a Alimentação 2 é mais rica em A 
do que a Alimentação 1, a Alimentação 2 entra na coluna acima da Alimentação 1. No refluxo mínimo, a condição 
de aperto ocorrerá na Alimentação 1 ou na Alimentação 2. Suponha que o aperto ocorra na Alimentação 2. Para um 
líquido saturado alimentação, usando a Eq. (1), a linha operacional da seção superior cruzará a curva de equilíbrio para xF = 
0,6 em y = 3(0,6)/[1 + 2(0,6)] = 0,818. Portanto, a inclinação desta linha operacional é (L/V)min = (0,95 - 0,818)/(0,950 - 0,6) 
= 0,377 Correspondentemente, usando a Eq. (7-17), R = 
L/ D = (L/V)min/[1 - (L/V)min] = 0,377/(1 - 0,377) = 0,605 e Lmin = 0,605(100) = 60,5 kmol/ h.
Para uma razão de refluxo operacional de 1,33 vezes o mínimo, L = 1,33(60,5) = 80,5 kmol/h.
Encontre: Para uma eficiência geral da placa de 70% e um R = L/ D = 1,33 vezes o mínimo, determine o número real de 
placas. Calcule a composição do fundo. Determine analiticamente a localização de todas as três linhas operacionais.
(1)
O destilado deve conter 95% molar de A com uma recuperação de 95%.
A taxa de vapor na seção intermediária = V' = V = L + D = 60,5 + 100 = 160,5 kmol/h.
Portanto, a inclinação da linha operacional na seção intermediária = L'/ V' = 143,8/160,5 = 0,896.
Agora verifique a seção intermediária para ver se a linha operacional está abaixo da curva de equilíbrio.
A taxa de líquido na seção intermediária = L' = L + F2 = 60,5 + 83,3 = 143,8 kmol/h.
( 1 a 1 ) + -
Da Eq. (7-3) para ÿ = 3, as frações molares de equilíbrio de A estão relacionadas por,
A taxa de vapor na seção superior = L + D = 80,5 + 100 = 180,5 kmol/h.
3x _
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Exercício 7.30 (continuação)
Análise: (continuação)
Como o fundo contém 5 kmol/h de A, a taxa de fundo = B = 5/0,0169 = 295,9 kmol/h.
,
Assim, o fundo contém 290,9 kmol/h de água. Mas, a vazão de água que entra nas duas alimentações = 
125 + 83,3 - 100 = 108,3 kmol/h.
Portanto, a linha operacional da seção superior tem uma inclinação L/ V = 80,5/180,5 = 0,446 e passa 
pelo ponto y = x = 0,95. Ele cruza a linha q vertical em x = 0,6 e para a inclinação de 0,446 = (0,95 - 
y)/(0,95 - 0,6), y = 0,794.
Portanto, a vazão de vapor aberto = 290,9 + 5 - 108,3 = 187,6 kmol/h No 
diagrama de McCabe-Thiele na próxima página, as três linhas de operação são desenhadas e os 
estágios de equilíbrio são escalonados de modo a colocar as duas alimentações em suas localizações 
ideais. Como visto, o número de estágios de equilíbrio necessários = Nt = 14. Da Eq. (6-21), 
para uma eficiência de placa de 70%, o número real de bandejas = Na = Nt / Eo = 14/0,7 = 20 placas.
Para a seção intermediária, L' = L + F2 = 80,5 + 83,3 = 163,8 kmol/h e V' = V = 180,5 kmol/h Portanto, 
a linha operacional da seção intermediária tem uma inclinação de L'/ V' = 163,8/180,5 = 0,908 e 
cruzaa linha q para x = 0,6 em y = 0,794. Ele cruza a linha q vertical em x = 0,4 e para a inclinação de 
0,908 = (0,794 - y)/(0,6 - 0,4), y = 0,613.
é determinado a partir da intersecção da linha operacional para a seção inferior
Para a seção inferior, L" = L' + F1 = 163,8 + 125 = 288,8 kmol/h e V"=V' = 180,5 kmol/h Portanto, a linha 
de operação da seção inferior tem uma inclinação de L"/ V" = 288,8 /180,5 = 1,60 e cruza a linha q 
para x = 0,4 e y = 0,613. Como visto na Figura 7.27(c), a fração molar de A na parte inferior, xB com o 
eixo y. Assim, 
1,60 = (0,613 - 0)/(0,4 - xB). Resolvendo, xB = 0,0169 para o componente A.
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Exercício 7 . 3 0 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.31
F = 100 = D + B
y = (L"/ V")x - BxB/ V”= 1,524x - (61,1)(0,05)/116,7 = 1,524x - 0,026
Encontre: (a) Equações para localizar linhas operacionais.
Assunto: 
intercooler.
Premissas: Estouro molar constante. Condensador total e refervedor parcial. Pressão operacional de 1 atm.
y = (L'/ V')x + DxD/ V' = 0,667x + (38,9)(0,95)/116,7 = 0,667x + 0,317 Na seção abaixo 
do estágio de alimentação, para uma alimentação líquida saturada, L"= L ' + F = 77,8 + 100 = 177,8 kmol/h. A taxa de 
vapor = V" = V' = 116,7 kmol/h. A inclinação da linha operacional = L"/ V" = 177,8/116,7 = 1,524. Da Eq. (7-11),
Resolvendo equações (1) e (2), D = 38,9 kmol/h e B = 61,1 kmol/h (a) Para 
uma razão de refluxo de 0,5, na seção acima do intercooler, L = 0,5D = 19,45 kmol/h. A taxa de 
vapor superior é V = L + D = 19,45 + 38,9 = 58,35 kmol/h. A inclinação da linha operacional = L/ V = 19,45/58,35 = 
0,333. Usando a Eq. (7-6), a equação para a linha de operação é y = 0,333x + DxD/ V = 0,333x + (38,9)(0,95)/(58,35) 
= 0,333x + 0,633 Agora considere a seção de estágios entre o intercooler no estágio 2 do topo 
e no estágio de alimentação. Como 50% molar do vapor desta seção é condensado no estágio 2 pelo intercooler, a 
taxa de vapor nesta seção = V' = 2V = 2(58,35) = 116,7 kmol/h. A taxa de líquido nesta seção é L' = V' - D = 116,7 - 
38,9 = 77,8 kmol/h. A inclinação da linha operacional = L'/ V' = 77,8/116,7 = 0,667. Nesta seção, por balanço de 
material hexano, yV' = xL' + xDD ou,
Destilação de uma mistura de n-hexano e n-octano em coluna com
(b) Número de estágios de equilíbrio se for usada a localização ideal do estágio de alimentação.
Análise: Primeiro calcule o equilíbrio geral dos materiais. Tome como base F = 100 kmol/h.
Dado: Alimentação líquida saturada de 40% molar de hexano em octano. O intercooler no segundo estágio, a partir do 
topo, remove o calor de modo a condensar 50% em mol do vapor que sobe do terceiro. O destilado deve conter 
95% em mol de hexano e o fundo deve conter 5% em mol de hexano. A relação de refluxo, L/ D, no topo, é igual a 
0,5. Os dados de equilíbrio líquido-vapor para 1 atm estão representados na Figura 4.4.
(3)
Balanço molar total geral: (1)
(5)
(4)
(b) Um diagrama de McCabe-Thiele em termos de hexano, o componente mais volátil, é mostrado na 
próxima página, onde a curva de equilíbrio é obtida da Fig. 4.4 e as linhas de operação para as três seções são 
desenhadas nas Eqs. (3), (4) e (5). A linha q é vertical, passando por x = 0,4. Observe que as linhas operacionais 
da seção superior e intermediária passam pelo ponto {0,95, 0,95}. Os estágios teóricos são escalonados a partir 
do topo, passando para a linha de operação da seção intermediária após o estágio 2 e mudando para a seção de 
extração de modo a localizar o estágio de alimentação de maneira ideal. O resultado é pouco menos de 5 estágios 
de equilíbrio ou, digamos, 4 estágios mais um refervedor parcial.
Balanço molar geral de hexano: FxF = 40 = DxD + BxB = 0,95D + 0,05B (2)
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Exercício 7 . 3 1 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.32
Premissas: Estouro molar constante. Condensador total.
Assunto: Destilação de uma mistura de álcool etílico e água a 1 atm usando vapor aberto em vez de um 
refervedor.
Dado: 100 kmol/h de uma alimentação líquida saturada contendo 12% em mol de álcool etílico em água.
Encontre: (a) Necessidade de vapor aberto, kmol/h 
(b) Número de estágios de equilíbrio (c) 
Localização ideal do estágio de 
alimentação. (d) Razão mínima de refluxo.
Análise: Primeiro calcule o balanço de materiais. Como a fração molar de etanol no destilado é menor que a do 
azeótropo (89,43% molar no Exercício 7.29), o etanol é sempre o componente mais volátil. A alimentação 
contém 12 kmol/h de etanol e 88 kmol/h de água. Para uma recuperação de 90%, o destilado contém 0,9(12) = 10,8 
kmol/h de etanol. Como o destilado contém 85% molar de etanol, a taxa total de destilado = D = 10,8/0,85 = 12,7 
kmol/h. O fundo contém 12 - 10,8 = 1,2 kmol/h de etanol. O destilado contém 12,7 - 10,8 = 1,9 kmol/h de água. O 
fundo contém 88 - 1,9 + vapor aberto = 89,9 + vapor aberto em kmol/h. (a) Para uma razão de refluxo de 3, L = 
3D = 3(12,7) = 38,1 kmol/h. Taxa de vapor superior = V = L
+ D = 38,1 + 12,7 = 50,8 kmol/h. Abaixo do estágio de alimentação, L' = L + F = 38,1 + 100 = 138,1 kmol/h. 
Taxa de ebulição = V' = V = 50,8 kmol/h = vazão de vapor aberto. (b) A taxa de fundo 
= 138,1 kmol/h. O fundo consiste em 1,2 kmol/h de etanol e
Destilado contendo 85% em mol de álcool com recuperação de 90%. Razão de refluxo, L/ D = 3 com refluxo 
de líquido saturado. Estágio de alimentação localizado de forma ideal. Dados de equilíbrio vapor-líquido no Exercício 
7.29.
138,1 - 1,2 = 136,9 kmol/h de água. A fração molar de etanol no fundo = 1,2/138,1 = 0,0087. O diagrama de 
McCabe-Thiele é apresentado na próxima página, onde a curva de equilíbrio é obtida do Exercício 7.29 e a linha q 
é vertical em x = 0,12. A linha de operação da seção retificadora passa pelo ponto {0,85, 0,85} e tem 
inclinação, L/ V = 38,1/50,8 = 0,75. A linha operacional da seção de decapagem tem uma inclinação L'/ V' = 138,1/50,8 
= 2,72 e, como mostrado na Fig. 7.27(c), passa pelo ponto x = xB = 0,0087 em y = 0. Como os estágios são 
tão lotado na extremidade da fração molar alta, um segundo diagrama de McCabe-Thiele é mostrado para a região 
acima de y = x = 0,7. Conforme mostrado, com o uso dos dois diagramas, são necessários pouco menos de 20 
estágios de equilíbrio. (c) A partir do primeiro gráfico de McCabe-Thiele, o estágio de alimentação ideal é o 
Estágio 
18 a partir do topo. (d) A partir do terceiro diagrama de McCabe-Thiele da próxima página, o refluxo 
mínimo em termos de L/ V é obtido a partir da inclinação da linha de operação da seção retificadora, 
que passa pelo ponto y = xD = 0,85 e é tangente à curva de equilíbrio, em vez de ser traçada através da 
intersecção da linha q e dacurva de equilíbrio, porque isso faria com que a linha operacional cruzasse erroneamente 
a curva de equilíbrio. A inclinação da linha operacional = (L/V)min = 0,667. Da Eq. (7-27), Rmin = (L/D)min = 
0,667/(1-0,667) = 2,0.
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Exercício 7 . 3 2 (continuação) 
ed) (continuação)Uma análise: (b c,,
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Exercício 7.32 (continuação)
Análise: (b, c e d) (continuação)
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Exercício 7.32 (continuação)
Análise: (b, c e d) (continuação)
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o 
Dado: Alimentação com ponto de bolha contendo 10% em mol de álcool isopropílico em água. O destilado contém 
67,5% em mol de álcool isopropílico com uma recuperação de 98%. Dados de equilíbrio vapor-
líquido azeótropo a 68,54% em mol de álcool.
Assunto: Destilação de uma mistura de álcool isopropílico e água a 1 atm usando um refervedor parcial ou 
vapor aberto.
Análise: Na região de composição de operação, o álcool é o componente mais volátil.
Premissas: Estouro molar constante. Condensador total.
fração molar no 45 pela 
linha tracejada no diagrama. No entanto, neste caso, a linha cruza erroneamente a curva de 
equilíbrio. Portanto, em vez disso, a linha operacional é traçada tangente à curva de equilíbrio 
a partir do ponto x = xD = 0,675, conforme mostrado no diagrama por uma linha sólida. A 
inclinação da linha operacional = L/ V = 0,467. Da Eq. (7-27), Rmin = (L/D)min = 0,467/(1-0,467) = 0,876.
Fração molar de álcool em fundos = 0,2/85,48 = 0,0023. O refluxo mínimo é
Primeiro, calcule a distribuição do álcool. Tome como base 100 kmol/h de ração.
A razão de refluxo operacional = R = 1,5Rmin = 1,5(0,876) = 1,314. Da Eq. (7-7), L/ V = R/(1+R) = 
1,314/(1+1,314) = 0,568. Em um conjunto de três diagramas de McCabe-Thiele na próxima página, 
a linha operacional da seção retificadora tem esta inclinação e passa pelo ponto y=0,675, x=0,675. 
a linha operacional da seção de decapagem passa pelo ponto y=0,0023, x=0,0023 e intercepta a 
linha q vertical no ponto onde a linha operacional da seção retificadora intercepta a linha q. Como 
visto, os estágios de equilíbrio são escalonados começando no topo, com uma mudança da seção 
de retificação para a seção de extração para minimizar o número de estágios e, assim, localizar o 
estágio de alimentação ideal. Para obter precisão, um diagrama cobre a região de alta concentração, um
Encontre: Para uma razão de refluxo, R = L/ D = 1,5 vezes o mínimo, determine o número de estágios, 
se: (a) O refervedor parcial for 
usado. (b) Vapor saturado aberto é usado.
determinado a partir do diagrama de McCabe-Thiele na próxima página, onde a curva de equilíbrio é 
desenhada a partir dos dados fornecidos e a linha q é vertical, passando por x = 0,10. A linha de 
operação da seção retificadora para refluxo mínimo geralmente é uma linha reta que conecta o destilado
Então, a ração contém 10 kmol/h de álcool e 90 kmol/h de água. Para uma recuperação de 98% em mol, o 
álcool, o destilado contém 9,8 kmol/h de álcool. Para uma pureza de álcool de 67,5% em mol, a taxa 
de destilado = D = 9,8/0,675 = 14,52 kmol/h. Água no destilado = 14,52 - 9,8 = 4,72 kmol/h.
e
com um
Álcool no fundo = 10 - 9,8 = 0,2 kmol/h.
(c) Número mínimo de estágios de equilíbrio.
linha para a intersecção da curva de equilíbrio e a linha q como mostrado
,
(a) Com um refervedor parcial, nenhuma outra água entra no sistema. Portanto, água 
no fundo = 90 - 4,72 = 85,28 kmol/h. Taxa total de fundos = B = 85,28 + 0,2 = 85,48 kmol/h.
Exercício 7.33
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Exercício 7.33 (continuação)
Análise: (a) (continuação)
região intermediária e uma região de baixa concentração. O resultado é entre 14 e 15 estágios de 
equilíbrio. Chame isso de 14 estágios mais um refervedor parcial.
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Análise: (a) (continuação)
Exercício 7.33 (continuação)
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Análise: (a) (continuação)
Exercício 7.33 (continuação)
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Análise: (a) (continuação)
Exercício 7.33 (continuação)
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Análise: (continuação)
(b) Quando vapor aberto (vivo) é usado com a mesma razão de refluxo, a seção de retificação
O diagrama de McCabe-Thiele para a região de alta concentração se aplica ao vapor aberto.
A taxa de vapor na seção retificadora = V = L + D = 19,08 + 14,52 = 33,6 kmol/h. A taxa de líquido abaixo 
do estágio de alimentação = L' = L + F = 19,08 + 100 = 119,08 kmol/h. A taxa de vapor na seção de 
extração = V' = V = 33,6 kmol/h = taxa de fluxo de vapor aberto. A taxa de fundo = B = L' = 119,08 kmol/h. 
A fração molar de isopropanol no fundo = 0,2/119,08 = 0,00168. A mudança nos diagramas de McCabe-
Thiele da parte (a) na página anterior para a região de concentração média é extremamente 
pequena porque a localização da linha operacional da seção de extração muda apenas ligeiramente.
No entanto, a mudança é importante na região de baixa concentração. O novo McCabe-
a linha de operação e a linha q são idênticas à parte (a) para um refervedor parcial. Assim, a parte (a)
No entanto, a linha operacional da seção de extração e a fração molar do fundo mudam como 
segue. A taxa de líquido na seção de retificação = L = 1,314D = 1,314(14,52) = 19,08 kmol/h.
O diagrama de Thiele para a região de baixa concentração é mostrado abaixo. A linha de operação da 
seção de decapagem tem inclinação L'/ V' = 119,08/33,6 = 3,54 e passa pelo ponto {y = 0, x = 0,00168}. O 
número de estágios permanece aproximadamente o mesmo do item (a). Assim, sem refervedor, utilize 
15 estágios de equilíbrio na coluna.
Exercício 7.33 (continuação)
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Exercício 7.33 (continuação)
Análise: (c) (continuação)
(c) O número mínimo de estágios é determinado conforme mostrado nos diagramas de McCabe-Thiele 
na próxima página, afastando-se dos estágios entre a curva de equilíbrio e os 45 de xB = 0,0023 e xD = 0,675. O 
número de estágios de equilíbrio mínimo = pouco mais de 8 estágios de equilíbrio.
linha
o 
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Exercício 7.33 (continuação)
Análise: (c) (continuação)
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Exercício 7.33 (continuação)
Análise: (c) (continuação)
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Exercício 7.34
Encontre: Determine o número de estágios de equilíbrio para: (1) Refervedor parcial, (2) Vapor aberto.
Assunto: 
vapor aberto (ao vivo).
Premissas: Estouro molar constante.
Dado: alimentação líquida com ponto de bolha contendo 10% em mol de álcool. Vapor suspenso para 
conter 40% em mol de álcool. Fervura, V/ F = 0,246. Dados de equilíbrio vapor-líquido do Exercício 7.33.
Com um refervedor parcial, taxa de fundo = B = F - D = 100 - 24,6 = 75,4 kmol/h. Álcool em
Remoção de álcool isopropílico da água a 1 atm usando um refervedor parcial ou
L./ V = 100/24,6 = 4,065. Agora, a fração molar de álcool no fundo = xB = 0,16/100 = 0,0016. Assim, 
conforme mostrado no diagramade McCabe-Thiele abaixo, a reta operacional passa pelos pontos {x=0,0016, 
y=0}e {x=0,10, y=0,40}, com inclinação de 4,065. Agora, o número de estágios de equilíbrio é igual a 3, todos 
eles na coluna.
fundos = 10 - 9,84 = 0,16 kmol/h. Fração molar de álcool em fundos = xB = 0,16/75,4 = 0,0021. Tendo o 
isopropanol como o componente mais volátil, o diagrama de McCabe-Thiele é dado abaixo, onde a curva de 
equilíbrio é obtida a partir dos dados do Exercício 7.33 e a linha q é vertical através de x = 0,10. A linha 
operacional da seção de decapagem passa pelo ponto {x=0,0021, y=0,0021}com inclinação = L/ V 
= F/ V =100/24,6 = 4,065. Também passa pelo ponto {x=0,1, y=0,4}. No gráfico, o número de estágios de 
equilíbrio = pouco menos que 3. Chame isso de 2 estágios de equilíbrio na coluna + refervedor parcial.
(2)
A taxa de vapor aberto = V = 24,6 kmol/h. A taxa de líquido = L = 100 kmol/h. Portanto, a inclinação da 
linha de operação da seção de decapagem é a mesma da parte (1), ou seja
(1)
Análise: 
Tome como base F = 100 kmol/h. Taxa de vapor saindo do topo da coluna = V = 0,246F = D = 
0,246(100) = 24,6 kmol/h. Álcool no vapor superior = 0,4(24,6) = 9,84 kmol/h. Água no vapor superior = 24,6 
- 9,84 = 14,76 kmol/h.
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Exercício 7.34 (continuação)
Análise: Caso de Reboiler Parcial:
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Exercício 7.34 (continuação)
Análise: Abra o caso Steam:
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Exercício 7.35
Assunto:
Premissas: Estouro molar constante.
Análise: A água é o componente mais volátil. Calcule taxas de fluxo de destilado e fundos.
Encontre: localizações ideais dos estágios de alimentação e número de estágios de equilíbrio.
Portanto, a linha operacional da seção superior tem uma inclinação L/ V = 289,3/413 = 0,700 e passa pelo 
ponto y = x = 0,98. Ela cruza a linha q vertical em x = 0,75 e, para a inclinação de 0,700 = (0,98 - y)/(0,98 - 0,75), 
em y = 0,819.
Para a seção intermediária, L' = L + F1 = 289,3 +100 = 389,3 kmol/h e V' = V = 413 kmol/h. Portanto, 
a linha operacional da seção intermediária tem uma inclinação de L'/ V' = 389,3/413 = 0,943 e cruza a linha q 
para x = 0,75 em y = 0,819. Ele cruza a linha q para Feed 2 em y = 0,543.
Balanço material total geral: F1 + F2 = 100 + 100 = 200 = D + B (1)
Dado: A alimentação 1 é um líquido com ponto de bolha de 100 kmol/h contendo 75% em mol de água. A 
alimentação 2 é vaporizada a 50% em mol de 100 kmol/h contendo 50% em mol de água. A unidade consiste em 
uma coluna de placas, condensador total e refervedor parcial. O destilado deve conter 98% em mol de água. O 
fundo deve conter 5% em mol de água. Razão de refluxo, L/ D = R = 1,2 vezes o mínimo. Dados de equilíbrio vapor-líquido.
Para uma taxa de refluxo operacional de 1,2 vezes o mínimo, L = 1,2(241,1) = 289,3 kmol/h.
A taxa de vapor na seção superior = V = L + D = 289,3 + 123,66 = 413 kmol/h.
linha em xB = 0,05.
Suponha que o refluxo mínimo seja controlado pela alimentação superior. Isso é verificado no 
diagrama McCabe-Thiele abaixo, onde a curva de equilíbrio é traçada a partir dos dados, a linha q para Alimentação 
1 é vertical através do ponto, x = 0,75, a linha q para Alimentação 2 tem uma inclinação de - 1 começando em x = 
0,50, e a linha operacional para a seção superior entre a Alimentação 1 e o condensador é traçada através dos 
dois pontos, {x=0,98, y=0,98} e a interseção da curva de equilíbrio e a linha q para Alimentação 1. Da parcela, para 
a seção superior, L/ V = (0,98-0,828)/(0,98-0,75) = 0,661. Da Eq. (7-27), R = L/ D = (L/V)/[1 - (L/ V)] = 0,661/(1 
- 0,661) = 1,95. Portanto, L = 1,95D = 1,95(123,66) = 241,1 kmol/h e V = L + D = 241,1 + 123,66 = 364,8 kmol/
h.
Destilação de duas misturas de água e ácido acético a 1 atm.
Na seção intermediária, entre as duas alimentações, L' = L + F1 = 241,1 + 100 = 341,1 kmol/h e V' = V = 364,8 
kmol/h. Portanto, a inclinação da linha operacional da seção intermediária = L'/ V' = 341,1/364,8 = 0,935. 
Como pode ser visto no diagrama abaixo, esta linha não causa uma região comprimida na Alimentação 2. Portanto, 
a suposição está correta e Rmin = 1,95.
Nos diagramas de McCabe-Thiele abaixo e na próxima página para as regiões de alta, média e baixa fração molar, 
as três linhas operacionais são desenhadas e os estágios de equilíbrio são escalonados para colocar as duas 
alimentações em seus locais ideais. Como visto, o número de estágios de equilíbrio necessários = pouco menos 
de 33 estágios de equilíbrio. Chame isso de 32 estágios de equilíbrio na coluna e um refervedor parcial. Os estágios 
de alimentação ideais estão localizados nos estágios 17 e 27 a partir do topo.
Para a seção inferior, L" = L' + 0,5F2 = 389,3 + 50 = 439,3 kmol/h e V"=V' - 0,5F2=
Balanço hídrico geral: (0,75)(100) + 0,5(100) = 125 = xDD + xBB = 0,98D + 0,05B (2)
413 - 50 = 363 kmol/h. Portanto, a linha operacional da seção inferior tem uma inclinação de L"/ V" = 
439,3/363 = 1,210 e cruza a linha q para Alimentação 2 em y = 0,543 e 45
Resolvendo equações (1) e (2), D = 123,66 kmol/h e B = 76,34 kmol/h.
o 
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Exercício 7 . 3 5 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7 . 3 5 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7 . 3 5 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7 . 3 5 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.36
)M/ (P
Assunto: 
destilado, fundos e um fluxo lateral líquido.
Encontre: Número de estágios teóricos e localizações ideais de alimentação e fluxo lateral.
Dado: 100 kmol/h de uma mistura vaporizada de 25% em mol de metanol a 75% em mol em etanol.
Análise: Primeiro calcule o balanço material.
Balanço total geral do material: 
Balanço geral do material metanol: 75 = 0,96D + 0,05B + 0,20(15)
Razão de refluxo, R = 1,2 vezes o mínimo.
O destilado é 96% molar de metanol e o fundo é 5% molar de metanol. A unidade consiste em um 
condensador total, coluna de placas e refervedor parcial. Sidestream é 15 kmol/h de metanol a 20% em mol.
F = 100 = D + B + S = D + B + 15
A 64,7 oC, aM,E )E .
O diagrama McCabe-Thiele na próxima página mostra as linhas operacionais para determinar a taxa 
mínima de refluxo. Assume que a região de compressão ocorre na fase de alimentação e não na fase de 
fluxo lateral. Da Eq. (7-18), q para 25% molar vaporizado = 0,75. Da Eq. (7-26), a inclinação da linha q = q/
(q-1) = 0,75/(0,75-1) = -3. A linha operacional da seção superior cruza a linha q e a curva de equilíbrio em y 
= 0,823 e x = 0,727. Assim, inclinação da linha operacional da seção superior = L/ V = (0,96-0,823)/(0,96-0,727) 
= 0,588. Da Eq. (7-27), Rmin = (L/V)/[1 - (L/ V)] = 0,588/(1- 0,588) = 1,427. Portanto, L= 1,427(74,45) = 
106,3 kmol/h e V = L + D = 106,3 + 74,45 = 180,75 kmol/h. Na seção intermediária entre o estágio de 
alimentação e o estágio de fluxo lateral, para vaporização de 25% em mol, L' = L + 0,75(100) = 106,3 + 75 
= 181,3 kmol/h e V' = V - 0,25(100) = 180,75 - 25 = 155,75 kmol/h. Assim, L'/ V' = 181,3/155,75 = 1,164. A 
linha operacional da seção intermediária tem esta inclinação e passa por y=0,823 e x=0,727. Na linha de 
operação da seção inferior abaixo do fluxo lateral, para uma vazão de fluxo lateral líquido de 15 kmol/h, L" = 
L' - S = 181,3 - 15 = 166,3 kmol/h e V" = V' = 155,75 kmol/h. Assim, L"/ V" = 166,3/155,75 = 1,068. 
Esta linha passa pelo ponto y = 0,05 e x = 0,05 com inclinação de 1,068. Também intercepta a linha 
operacional da seção intermediária na composição do fluxo lateral, xs = 0,20. Estas três linhas 
operacionais são desenhadas no diagrama McCabe-Thiele, mostrando que a linha operacional da seção 
intermediária fica abaixo
A pressão de vapor do metanol a 78,4 oC = 25 psia. Para o valor K da lei de Raoult , Eq. (2-44) se aplica. 
Combinando esta equação com a definição da volatilidade relativa da Eq. (2-21), dá, para o metanol 
em relação ao etanol menos volátil, ÿÿ,ÿ = (P = 14,696/8,2 = 1,79. A 78,4 oC, 
ÿÿ,ÿ = 25/14,696 = 1,70. Como esses valores são próximos (dentro de cerca de 5%), use uma curva de 
equilíbrio baseada em uma constante ÿ = (1,70 + 1,79)/2 = 1,745. A partir da Eq. (7-3), a curva é calculada 
a partir de, y = ÿx/ [1 + x (ÿ-1)] = 1,745x/
(1+0,745x) (3)
Destilação a 1 atm de uma mistura de metanol (M) e etanol (E) para obter um
Premissas: Estouro molar constante. Valores K da lei de Raoult .
(1)
Resolvendo equações (1) e (2), D = 74,45 kmol/h e B = 10,55 kmol/h Agora 
determine a curva de equilíbrio. A 1 atm (14,696 psia), o metanol ferve a 64,7 oC e o etanol ferve a 
78,4 oC. Na Figura 2.4, a pressão de vapor do etanol a 64,7 oC = 8,2 psia.
(2)
é é
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a curva de equilíbrio. Portanto, verifica-se a suposição de que o refluxo mínimo é controlado pela etapa de 
alimentação e a razão de refluxo mínima é 1,427.
Para operação real, razão de refluxo = 1,2Rmin = 1,2(1,427) = 1,712. Taxa de refluxo na seção 
superior = L = 1,2Lmin = 1,2(106,3) = 127,6 kmol/h. Taxa de vapor = V = L + D = 127,6 + 74,45 = 202,05 
kmol/h. Inclinação da linha de operação da seção superior = L/ V = 127,6/202,05 = 0,632. Para 
transbordamento molar constante, as vazões nas outras seções são: 
Seção 
intermediária: Seção inferior:
L' = 202,6 kmol/h V' = 177,05 kmol/h L'/ V' = 1,144 L" = 187,6 kmol/
h V" = 177,05 kmol/h L"/ V" = 1,060
Exercício 7.36 (continuação)
Análise: (continuação)
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Exercício 7.36 (continuação)
Análise: (continuação)
Nos diagramas de McCabe-Thiele abaixo, as linhas operacionais superior, intermediária e 
inferior são baseadas nesses valores começando na linha superior, que passa pelo ponto x = 0,96 na linha 45.
linha. Os estágios de equilíbrio são iniciados a partir da composição do destilado e trocando as 
linhas de operação nos momentos apropriados para determinar a localização ideal do estágio de 
alimentação e do estágio secundário. Um diagrama McCabe-Thiele separado é usado para a seção superior 
para obter melhor precisão. Como visto, são necessários 19 estágios de equilíbrio mais um refervedor parcial. 
O estágio de alimentação ideal é 9 a partir do topo e o estágio de fluxo lateral ideal é 17 a partir do topo.
o 
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Exercício 7 . 3 6 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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(
composição de xF = 0,25.
tolueno e o fundo é 2% em mol de tolueno. A unidade base consiste em um condensador total, uma placa
A partir do diagrama de McCabe-Thiele abaixo, a taxa de ebulição mínima é determinada a partir de
a inclinação da linha operacional da seção de decapagem que cruza a curva de equilíbrio na alimentação
coluna, e um refervedor parcial, com razão de ebulição, VB = V / B = 1,15 vezes o mínimo. O
determinar a temperatura do estágio interreboiler.
Destilação a 1 atm de uma mistura de tolueno e fenol para uma determinada proporção de ebulição,
unidade alternativa adiciona um interreboiler no meio da seção de extração para fornecer 50% do
ferver. Uma tabela de dados de equilíbrio de fase Tyx
=
-1 3,46 1
=
/
=1
LV
0,407
-
1
)min 3,46
Da Eq. (7-28),
/
0,815 0,02
0,25 0,02
)(
Assunto: 
com alternativa de interreboiler.
Encontrar: Para cada unidade, determine o número de etapas teóricas. Para a unidade alternativa,
Análise: O tolueno é a unidade mais volátil.
Dado: 1.000 kmol/h de uma alimentação líquida saturada de 25% em mol de tolueno. O destilado é 98% em mol
Unidade base:
Premissas: Estouro molar constante.
minVB
min
Exercício 7.37
( )
LV =
-
=
-
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Exercício 7.37 (continuação)
Análise: Caso Base (continuação)
=
Conforme mostrado no diagrama de McCabe-Thiele abaixo, uma linha dessa inclinação é traçada através do 
ponto x = y = 0,02 até cruzar a linha q. Os estágios de equilíbrio são interrompidos, começando no ponto de 
destilação em y = x = 0,98. A localização ideal do estágio de alimentação está localizada conforme mostrado 
no estágio 5, de cima para baixo. O número total de estágios necessários é pouco menos de 8, sendo um 
desses estágios o refervedor parcial.
.
EM 0 468
EM
=
1 0 468 1 + +
=
.
Para operação em coluna, VB = 1,15(VB)min = 1,15(0,407) = 0,468 Da 
Eq. (7-12), a inclinação da linha operacional da seção de decapagem é,
314/
.
LV B
B
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Exercício 7.37 (continuação)
Análise: Caso Base (continuação)
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Exercício 7.37 (continuação)
B
B
Análise: (continuação)
Unidade alternativa com Interreboiler:
LV
Da Eq. (7-12), a inclinação da reta operacional nesta região é:
.
EM 1 0 234 1 + +
=
Para operação de coluna com um interreboiler que fornece 50% da taxa do refervedor, o
5 27
Entre o interreboiler e o estágio de alimentação, a inclinação da linha de operação permanece em 3,14, 
com base em um balanço de material ao redor da seção da coluna desde os fundos até a região entre o 
interreboiler e o estágio de alimentação. Essas duas linhas operacionais são mostradas no diagrama de 
McCabe-Thiele abaixo, onde ambas passam pelo ponto y = x = 0,02. Saindo dos estágios de baixo, vê-se 
que são necessários 3 estágios abaixo do estágio de alimentação. A primeira etapa é o refervedor parcial. 
O interreboiler está localizado no segundo estágio de equilíbrio. É necessário um total de 8 estágios de 
equilíbrio, apenas um pouco mais do que quando toda a entrada de calor é para o refervedor parcial na parte 
inferior da coluna.
a razão de fervura operacional entre o refervedor e o interrefervedor é 50% de 0,468 ou 0,234.
/
A composição de vapor do estágio interreboiler é 0,345, o que apartir dos dados de equilíbrio da 
fase Tyx fornecidos corresponde a uma temperatura de aproximadamente 173 oC. O interreboiler também 
pode estar localizado no terceiro estágio a partir da parte inferior. Isso aumentaria o número de estágios 
em cerca de metade de um estágio e reduziria a temperatura do estágio entre caldeiras para 162 oC.
0 234
.
.
= =
EM
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Exercício 7.37 (continuação)
Análise: (continuação)
Unidade alternativa com Interreboiler:
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Exercício 7.38
o 
o 
Assunto: 
coluna que separa n-butano e n-pentano.
Dado: Composições de destilados e fundos da operação real (antes da adição do 
intercondensador e do interreboiler) em comparação com a especificação do projeto.
Premissas: Estouro molar constante. Volatilidade relativa constante. A coluna tem diâmetro grande o 
suficiente para lidar com aumento de refluxo e fervura. Lei de Raoult (soluções ideais e lei dos gases 
ideais).
Análise:
Descubra: Se a adição pode melhorar a operação devido ao aumento do refluxo e da ebulição 
produzidos pelo intercondensador e interreboiler.
e
um x
.
A curva de equilíbrio, baseada na Eq. (1) é mostrado abaixo em um diagrama McCabe-Thiele. Estão incluídas no 
diagrama linhas operacionais arbitrárias e uma linha q para uma alimentação equimolar que é 50% em mol 
vaporizada. Usando essas linhas, 15 estágios de equilíbrio são separados entre as composições da operação real, 
xD = 1 - 0,1349 = 0,8651 e xB = 0,0428. A inclinação, L/ V, da linha de operação da seção retificadora é 0,52.
x
Primeiro, estime a volatilidade relativa média para nC4/nC5. Suponha uma temperatura de 
destilado de 120ºC e 
uma pressão de saturação de cerca de 70 psia. Usando a Figura 2.8 com as Eqs. (2-21) e (2-44), a volatilidade 
relativa do butano em relação ao pentano é ÿ = 1,1/0,38 = 2,9. Assumindo uma queda de pressão de 5 psi, 
resulta uma pressão inferior de 75 psia e uma temperatura correspondente de 200 ± 2,8 com as 
Eqs. (2-21) e (2-44), ÿ = 2,1/0,9 = 2,3. Considere a volatilidade relativa média como 2,6 e desenhe uma curva de 
equilíbrio yx usando a Eq. (7-3),
Efeito da adição de um intercondensador e interreboiler a uma destilação
2 6
( 1 a 1 ) + ÿ x 1 16 + x
=
F. Usando a Fig.
=
.
(1)
F para que a água de resfriamento possa ser utilizada no condensador. Isto corresponde a um
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Exercício 7.38 (continuação)
Análise: Operação real antes da adição (continuação)
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Exercício 7.38 (continuação)
o 
o 
o 
o 
Análise: Adição (continuação)
Quando um interreboiler é adicionado entre o refervedor e o estágio de alimentação e um
2 e 3 se cruzam no 45 entre a 
linha de operação da Seção 1 e a curva de equilíbrio por alguns estágios antes de mudar para a linha de operação 
da Seção 2. Em seguida, 5 estágios são interrompidos até que o estágio de alimentação seja alcançado.
linha. A partir de xD = 0,9974, os estágios são escalonados do topo
intercondensador é adicionado entre o estágio de alimentação e o condensador superior, a coluna é composta de 4 
seções em vez de 2. Cada seção tem sua própria linha de operação, conforme mostrado no diagrama McCabe-
Thiele abaixo. Para manter a mesma taxa de refluxo e taxa de ebulição, o intercondensador é projetado 
para condensar uma vazão molar igual àquela produzida pelo interreboiler. Assim, na Seção 2 entre o 
intercondensador e o estágio de alimentação, a relação L/ V é superior ao valor na Seção 1 entre o condensador 
aéreo e o intercondensador. Assim, as duas linhas operacionais acima do estágio de alimentação têm inclinações 
diferentes, mas pelo equilíbrio do material ambas as linhas passam através da composição destilada no 45º.
linha. Observe também que, por balanço de materiais, 
a linha e as linhas operacionais das Seções
Em seguida, 4 estágios são interrompidos entre a linha operacional da Seção 3 e a curva de equilíbrio antes de 
mudar para a linha operacional da Seção 4.
As chaves são feitas para manter o mesmo número total de estágios, 15, e o mesmo local para o 
estágio de alimentação. Outras combinações de linhas operacionais arbitrárias e uma linha q podem ser usadas 
para ilustrar o potencial de um intercondensador e um interreboiler. O importante a notar é que a adição de um 
intercondensador e um interreboiler aumenta a distância entre a curva de equilíbrio e as linhas de operação 
para as Seções 2 e 3, de modo que as etapas nas Seções 2 e 3 realizam maiores mudanças de composição.
linha.
é inferior ao valor na Seção 4 entre o refervedor e o interrefervedor. Assim, as duas linhas operacionais abaixo 
do estágio de alimentação têm inclinações diferentes, mas pelo equilíbrio do material ambas as linhas passam pela 
composição do fundo nas 45 linhas operacionais 
das Seções 1 e 4 se cruzam nas 45
Correspondentemente, na Seção 3 entre o interreboiler e o estágio de alimentação, a relação L/ V
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Exercício 7.38 (continuação)
Análise: Adição (continuação)
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.
1+
=
1+ 0163
= 1163
A'1 _ x
x
x -
e
.
um x
Para construir a curva de equilíbrio para o método McCabe-Thiele, use a Eq. (7-3),
Dado: Alimentação de 62% em mol de P e 38% em mol de O que é levemente vaporizada com q = 0,9. O destilado é um 
líquido com 98% em mol de P. O fundo tem 96% em mol de O. As pressões na parte superior e inferior são de 20 
psia e 15 psia, respectivamente. Razão de refluxo, R = 1,15 vezes o mínimo.
1565
=
P
Nmin = 48, Rmin = 9,37 R = 1,15Rmin = 10,77 N = 103 (102 + refervedor)
1159
P
Da Eq. (7-26), a inclinação da linha q = q/(q - 1) = 0,9/(0,9 - 1) = -9. A alimentação é 10% em mol 
vaporizada.
L/ V = R/ (R+1) = 10,77/(10,77 + 1) = 0,9150
a
.
.
Considere a volatilidade relativa média como (1,167 + 1,159)/2 = 1,163.
Da Eq. (7-9), a inclinação da linha operacional da seção retificadora é,
1167 e =
.
N de alimentação = estágio 50 do topo
P
=
13 41 19 98
Aplicar o método Fenske-Underwood-Gilliland para obter uma estimativa inicial do refluxo e dos requisitos 
de estágio. Pode usar o modelo SHOR no CHEMCAD. Os resultados são:
.
(1)
2316
F. A partir de dados de pressão de vapor, por exemplo, do CHEMCAD, usando a Eq. (7-1),
a 350°F = ÿP,O a 380°F =. .
P
=
P
P
P
PO P
PO
o 
O 
P P
O 
P,O
o 
Assunto: Destilação de uma mistura de para-diclorobenzeno (P) e orto-diclorobenzeno (O), dois isômeros 
de ponto de ebulição próximo, usando o diagrama de McCabe-Thiele, com a equação de Kremser para 
calcular com precisão as separações nas duas extremidades da coluna .
Encontre: Número de etapas teóricas do diagrama de McCabe-Thiele, usando suplemento de Kremser 
para as duas extremidades da coluna.
Premissas: Estouro molar constante. Condensador total e refervedor parcial. Volatilidade relativa 
média baseada na lei de Raoult.
Análise: A partir de um programa ou manual de simulação, as temperaturasno topo e na base da coluna, 
com base nas pressões fornecidas e nas composições do produto, são determinadas como sendo 
aproximadamente 350 e 380
é
é
é
é
Exercício 7.39
o 
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F
=
e
Deixe a região (1) se estender de x = 0,8 a 0,98 (ou seja, xD). Aplique a equação de Kremser, Eq.
)
Com base nas Eqs. (1) a (4), o diagrama de McCabe-Thiele em termos de P, o componente mais volátil,
q 0 9 1
rearranjo da Eq. (7-12), a razão de fervura, VB, é 18,6916. A equação da decapagem
1
EM
.+
Eq. (7-39) são: xo = 1 - (xD)P = 1 - 0,98 = 0,02 
Da Eq. (2), para xN = 0,8, yN+1 para P = 0,8153. Portanto, para O, yN+1 = 1 - 0,8153 = 0,1847.
-
1177 1
-
q
-
1
A linha de operação da seção é dada pela Eq. 7-14),
=
1
(3)
(4)
x(. 0 98 0 915 0 08326
é desenhado abaixo para três regiões: (2) x = 0,2 a 0,4, (3) x = 0,4 a 0,6 e (4) x = 0,6 a 0,8, em
.
x
0 9
.
1
(7-39) para esta região. Aplique esta equação ao componente pesado, O. Obtenha o valor K para O
= 1
linha. A equação para esta reta é dada pela Eq. (7-9),
+
+
- (.) 0 62 9 6 2
x
.
para obter precisão. Nestas três regiões, 28 estágios são escalonados na seção retificadora
= ÿ +
A equação para a linha q é dada pela Eq. (7-26),
e
y1 = xo = 0,02
(2)
1
1 .
.
R
do ÿ superior de 1,167, tomando o valor K para P = 1,00. Portanto, KO = 1/1,167 = 0,857.
=
Com
até x = 0,8, e 34,3 estágios são escalonados na seção de decapagem até x = 0,2.
x
x
Esta linha passa por x = 0,98 no 45
q
x
Abaixo do estágio de alimentação, com vaporização de 10% em mol da alimentação, L / V = 1,0535. A partir de um
0 915= x
Portanto, o fator de absorção, A = L/ KV = 0,915/0,857 = 1,067. Outras quantidades necessárias em
-
.
+
eu
- 0 9 1
.
+
R
1 o 
o N+1
-yxKA
236
(7-40) para esta região. Aplique esta equação ao componente leve, P. Obtenha o valor K para P
do ÿ inferior de 1,159, tomando o valor K para O = 1,00. Portanto, KP = 1,159. Portanto,
x K1 .
+- e
.
registro .067
)
-
+-
.
=
o fator de absorção na seção de extração é A = L / KV = 1,0535 /1,159 = 0,9085. Outro
(.)
A
registro
registro
1
A
.01847 0 02 0857
N
Deixe a região (5) se estender de x = 0,04 (ou seja, xB) a 0,20. Aplique a equação de Kremser, Eq.
1
1
1067 .
1
registro
1067 .
= .
1
valores necessários na Eq. (7-40) são x1 = xB = 0,04 e xN+1 = 0,20. Portanto,
(. 0 02 0 02 0857
1
-
-
=
-
18 6916
eu
x . =
1
e -x (. 0 04 10535 0 00214= 10535
1
-
.
)
EM
=
EM
x . x .
Análise: (continuação)
1
1
S
1
N+1
D
D
B
Exercício 7.39 (continuação)
-
.
- registro . 0 9085 1 0 9085
AA
=
. / .
registro
N
.
registro
-
1
.
1
x K
0 04 0 04 1159/=
0,0985
=
+- +-
-
135
A
.
0 20 0 04 11591
.
x /
registro
/ .xxK
o 
Machine Translated by Google
Isso se compara a 102 estágios na coluna mais um refervedor parcial com alimentação para os estágios
50 a partir do topo, conforme determinado pelo método Fenske-Underwood-Gilliland.
Somando os resultados acima, 
Número de estágios de equilíbrio na seção de retificação = 28 + 23,6 = 51,6 estágios Número 
de estágios de equilíbrio na seção de extração = 34,3 + 13,5 = 47,8 estágios Chame-o de 99 
estágios na coluna mais um refervedor parcial com a alimentação para estágio 52 do topo.
Exercício 7.39 (continuação)
Análise: (continuação)
Machine Translated by Google
Exercício 7 . 3 9 (continuação)
Uma análise: (continuação)
Machine Translated by Google
Exercício 7.39 (continuação)
Análise: (continuação)
Machine Translated by Google
Exercício 7.40
NÃO
O 2 
O 
-
Nº 2
Nº 2
-
EU SOU 2 2 2 O 
O 2 
- O 2 ONO 2 2 2
-
NÃO _
N
o 
o 
Encontre: Linhas de construção em um diagrama de McCabe-Thiele que permitem a determinação dos 
requisitos do estágio.
Objecto: 
destilação do ar em azoto e oxigénio utilizando uma coluna dupla Linde.
Premissas: Estouro molar constante. Volatilidade relativa constante em cada pressão.
Dado: Conforme mostrado na Figura 7.45, a destilação consiste em uma coluna superior (UC) operando a 1 
atm, no topo de uma coluna inferior (LC) operando a 4 a 5 atm. O ar comprimido, contendo 79% molar 
de N2 , é condensado para fornecer calor no refervedor do LC e, em seguida, é alimentado como ar líquido 
para uma bandeja intermediária do LC. O líquido inferior do LC, contendo cerca de 55% em mol de N2, é a 
alimentação para uma bandeja intermediária no UC. O refervedor do UC é o condensador do LC. O 
condensado do topo do LC é N2 quase puro, que é enviado como refluxo para o topo do UC. O refervedor 
na parte inferior do UC fornece ebulição de O2 quase puro para UC. O2 líquido quase puro é retirado do 
reservatório do refervedor UC na parte inferior do UC. A UC não possui condensador. N2 gasoso quase puro 
sai do topo da UC. Isto é consistente com o facto de o N2 com um ponto de ebulição normal de -195,8 oC 
(77,4 K) ser mais volátil do que o O2 com um ponto de ebulição normal de -183 oC (90,2 K).
Análise: Em LC, a composição de N2 varia de 55% em mol na parte inferior a cerca de 99% em mol na parte 
superior, com uma alimentação de 79% em mol. Com base em cálculos usando valores K da equação de estado 
SRK a 4,5 atm, a volatilidade relativa média em LC é 2,5. Na UC, a composição de N2 varia de cerca de 
1% em mol na parte inferior a 99% em mol na parte superior, com uma alimentação de 55% em mol. Com 
base em cálculos usando valores K da equação de estado SRK a 1 atm, a volatilidade relativa média 
em UC é 4,0. Usando a Eq. (7-3), as curvas de equilíbrio para esses casos ÿ constantes são mostradas no 
diagrama de McCabe-Thiele na próxima página. Porém, para não confundir o diagrama, a curva para UC a 1 
atm é baseada em N2, usando,
Uso de um diagrama McCabe-Thiele para determinar os requisitos do estágio para o
1-0,6
(2)
x-
0 4
e
1+ x -
Observe que a curva de equilíbrio para 1 atm está acima dos 
45 e 45
1x
=
1+
xum x
=
um x
=
e
enquanto a curva para LC a 4,5 atm é baseada em O2, usando,
x1-
.
linha. Linhas operacionais típicas e linhas q são mostradas para determinar os 
requisitos do estágio.
linha, enquanto que para 4,5 atm está abaixo
1+ 3a
(1)
x
1 + xuma 1 2 5 1 / .
=
x4
=
1 2 5 ( / . )
2
2
2
2 2 2
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.E x e r c i s e 7 4 0 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.41
estágios de equilíbrio total na coluna = Nt = 8,2 + o refervedor parcial. A coluna contém 12
do diagrama, observa-se que as duas linhas operacionais não se cruzam na linha q. Isso é
linha em x = 0,0056.
dos quais é o refervedor parcial e 4,2 estágios de equilíbrio na seção retificadora. Assim, o
Eo = Nt / Na = 8,2/12 = 0,68 ou 68%.
O diagrama McCabe-Thiele é apresentado abaixo em duas partes para obter precisão. Das duas partes
o questionável diagrama de McCabe-Thiele fornece 5 estágios de equilíbrio na seção de decapagem, um
aquela seção de 4,2/5 = 0,84 ou 84%. A seçãode extração contém 6 placas mais a placa de alimentação.
tem alguma curvatura. Supondo que o estágio de alimentação na coluna real esteja próximo do local ideal,
A coluna contém 5 placas na seção retificadora. Isto é equivalente a uma eficiência de placa em
/ = +1 / = (1,138 + 1)/1,138 = 1,88. Esta linha cruza o 45
placas + o refervedor parcial. Da Eq. (6-21), a eficiência geral da placa é,
provavelmente porque a suposição de transbordamento molar constante não é válida e as linhas de operação
o 
oi 
Análise: 
composições de unidades de massa para unidades molares, pesos moleculares de 32,04 para metanol e
Encontre: (a) Eficiência geral da placa a partir de dados de desempenho.
Assunto: 
mistura metanol-água.
Fundos de destilados de alimentação de componentes Fundos de destilados de alimentação
Dado: Dados de desempenho para uma coluna de destilação. Dados de equilíbrio vapor-líquido.
Taxa de fluxo, lbmol/h:
Premissas: O refervedor parcial é um estágio de equilíbrio. Estouro molar constante.
Fração molar:
Use o método McCabe-Thiele, baseado em frações molares de metanol, para encontrar o número de
A inclinação da linha operacional da seção de decapagem é dada pela Eq. (7-12).
estágios de equilíbrio necessários. A inclinação da linha de operação da seção retificadora é dada pela Eq. (7-
(b) Eficiência prevista da placa a partir da correlação Drickamer-Bradford.
(c) Eficiência prevista da placa a partir da correlação de O'Connell.
Metanol 709,1 Água 1260,8 
Total: 1969,9
1,0000
702,7 
65,3 
768,0
0,0053
18.02 para água. Os resultados são os seguintes:
Comparação da eficiência da placa medida com a prevista para destilação de um
0,9947
(a) Converter os dados de desempenho para taxas de fluxo de alimentação e produto e
6,4 
1195,5 
1201,9
(d) Eficiência prevista a partir da correlação Chan-Fair.
0,360 
0,640 
1,000
7). L/ V = R/(R + 1)=0,947/(1,947)=0,486. Esta linha cruza o 45 linha em x = 0,915.
0,915 
0,085 
1,000
LV VB VB
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Análise: (a) (continuação)
Portanto, a eficiência nesta seção é 4/7 = 0,57 ou 57%.
Observe que esses resultados estão sujeitos ao grau de curvatura das linhas operacionais e ao 
posicionamento da alimentação no método McCabe-Thiele. No método McCabe-Thiele, se mais um 
estágio de equilíbrio for adicionado à seção de extração, de modo a dar 5 estágios mais o refervedor 
parcial, então a seção de retificação necessita apenas de 3,8 estágios de equilíbrio. Então a eficiência 
geral 
da placa é de 73%, sendo 71% na seção de decapagem e 76% na seção de retificação. Isto ainda não 
leva em conta o efeito da curvatura das linhas operacionais.
Exercício 7.41 (continuação)
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Exercício 7.41 (continuação)
-0,226
Análise: (a) (continuação)
Eo = 13,3 - 66,7 log (0,34) = 44,6%
(b) Da Eq. (7-42), Eo = 13,3 - 66,7 log ÿ
(c) Da Eq. (7-43), Eo = 50,3(ÿm)
Considere a viscosidade como a da alimentação = 0,34 cP
Esta é uma fraca concordância com os dados de desempenho.
Na composição da ração, x = 0,36 e y = 0,71. Portanto, das Eqs (2-19) e (2-21 combinadas, a volatilidade relativa é, ÿ = 
( y/x)/[(1 - y)/(1 - x)] = (0,71/0,36)/( 0,29/0,64) = 4,4
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.=
.
0 30
. / .
.
[
(0 00143 373
VD =
]
)
(.) 151 14 7 23 313 131
2
-5
e
2
2
Eo = 50,3[(4,4)(0,34)]
2
MAB = 2/[(1/32) + (1/18)] = 23. Usando a Tabela 3.1,
2
-5
-0,226
2
2
-5
3
3
2
o 
o 
Água VVmetanol
/
/ 1 
3 +
2 3
.
/ 1 2
1 75
2
/1 3 2
Análise:
Gás Líquido
= 23.900 centímetros
/s
94 6
cm. 308.
Condições da bandeja: ÿ = 1 - 0,617 = 0,383, qL = 47.300/(60)(8,33) = 94,6 gpm = 5.970 cm
Dimensões necessárias da bandeja: DT = 6 pés, A = 3,14(6)
)
.
/4 = 28,3 pés
Da Eq. (6-54), Cl = 0,362 + 0,317 exp[-3,5(2)] = 0,362
= 2,63m
, Lw = 42,5 pol. = 1,08 m
Da Eq. (6-64),
/scm
( . )( . 42 5 0 383
= (3,08)(23.900)/5.970 = 12,3 s
.
Da Eq. (6-51),
Aa = 0,91 A = 0,91(2,63) = 2,39m
. .121 pol.
Exercício 7.41 (continuação)
eu
(373/298)(1/0,25) = 8 x 10
Estime a difusividade líquida do metanol na água em 212
Use as equações. (6-62, (6-64), (6-66) e (6-67) como no Exemplo 6.7. Faça os cálculos no
= 15,9 + 2,31(4) + 6,11 = 31,3, = 13,1
=
Isto também parece ser baixo.
Estime a difusividade do metanol no vapor de água a partir da Eq. (3-36). T = 373K
f = 0,40,
Peso molecular 18,5 18,0
Agora corrija o comprimento do caminho do líquido da Fig. 7.5. Diâmetro da coluna = 6 pés. Suponha o comprimento de
cm
/s
10%. Portanto Eo corrigido = 45,9 + 10 = 55,9%
= 45,9%
cm
hl = 0 383 2 0 0 362+
bandeja inferior baseada na difusão de metanol. As condições são:
para temperatura e viscosidade, DL = 1,6 x 10
0,657 940
F = 373 K. Do Manual de Perry, DL =
F = 0,25 cP. Usando a Eq. (3-39) para corrigir
(d) Da Eq. (6-56), NOG = - ln (1 - EOV). Portanto, EOV = 1 - exp(-NOG)
/s a 25 oC. A viscosidade da água em 212
caminho do líquido = 70% do diâmetro da coluna = 0,7(6) = 4,2 pés. Da Fig. 7.5, correção a ser adicionada =
Densidade, kg/m
=
Taxa de fluxo molar, kmol/h 630 1.192
1,6x10
t
Machine Translated by Google
0,50,5
.
.
então, pés/s
.
85 3
A partir dos dados de equilíbrio líquido-vapor na parte inferior da coluna,
.
(
/s
.
1
28,3(0,91)(0,657/16,02)
)
335
Isso está de acordo muito bem com os dados de desempenho.
)
Da Eq. (6-63), N k em
NOG = 1/0,672 = 1,488
6,8 pés/s
.
)( . )( . )( )
)
.
18 2
,
0 488 0184 0 672
= 1,68 (kg/m)
é
Kmetanol = 0,156/0,0246 = 6,34
.
( . )( . 0 617 308
) (. 168 0 425 148
= 2,07(0,657)
(.
Da Eq. (6-62), N k em
/ )
Assim, a resistência da fase gasosa é mais importante que a resistência da fase líquida.
Da Eq. (6-61),
Da Eq. (6-65),
.
.
)
é
+ = + = + 2 05
= 2,07m/s
Fator de absorção = KV/ L = (6,34)(630)/1.192 = 3,35
.
A equação de continuidade é,
Abaixo da Eq. (6-67), F=Ua
308
.
0 024 segundos
1
.
630(18,5)(2,205)/ 3600
tG = 
(. 0 383 68 2 54 12
Da Eq. (6-67), k aL = . (8 788 10
, (. 1 030 0 30 0 40 0 842 0 40
= 1,48(12,3) = 18,2
1
= 85,3(0,024) = 2,05
Da Eq. (6-56), EOV =1ÿ exp(ÿNOG ) =1ÿ exp(ÿ1,488) = 0,774 ou 77,4%
-
2
/
-1
/
5 0 5.
1 2
-1
1 2
0,5
ÿV
GG
LL
E
G
G
eu
Holanda
Análise: (d) (continuação)
EM
a
e em
EM aaa V
Exercício 7.41 (continuação)
=
A
-
=
eu
=
=
=Da Eq. (6-66), k aG =
=
×
=
KV L
=
+
R
=
mUA = ÿ
=
NN
EM
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{ ] }
ÿ = 0,41/0,486 = 0,844
1
[ ] ÿ ÿ = exp( EOV) 1 
0,8
Caso 1: Suponha a mistura completa nas bandejas.
EMV = EOV = 0,65 ou 65%
Da Eq. (6-32),
A partir dos dados de equilíbrio líquido-vapor fornecidos no Exercício 7.41,
75.
m = dy/ dx = (1 - 0,915)/(1 - 0,793) = 0,41
4%
O valor real do EMV provavelmente está entre 65% e 75,4%, ou digamos, 70%.
Da Eq. (6-37), assumindo que as linhas de equilíbrio e operação são retas,
Da Eq. (7-7), L/ V = R/(R + 1) = 0,947/(1 + 0,947) = 0,486
Estimativa de eficiências, EMV e Eo de EOV para mistura metanol-água, conforme
exp 0,844(0,65) 10,754 ou
44
Caso 2: Suponha um fluxo tampão de líquido sem difusão longitudinal. Pegar
1
condições no topo da coluna.
registro[1E 1)] log[1 0,70(0,844 1)] 0,68 ou 68%
-
registro
E +
= =
+
eu registro(0,844)
=
ÿ ÿ (
[EMV
Análise:
Dado: Condições de coluna do Exercício 7.41.
Assunto: 
medido com uma pequena coluna Oldershaw.
VM
o 
Encontrar: EMV e Eo
Exercício 7.42
=
Da Eq. (6-33), ÿ = m/ (L/ V)
eu
- =
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Exercício 7.43
EM
EM
0 5
.
.
0 5
LV
eu
/ 1 2
EM
EMeu
/ 1 2
eu
Encontre: Diâmetro da coluna para uma bandeja de válvula com 85% de inundação.
Dado: Condições na bandeja superior na Fig. 7.46.
Assunto: Estimativa do diâmetro da coluna na bandeja superior de uma coluna de destilação que separa o benzeno do 
monoclorobenzeno.
.
.
( 336 5 781 . )( . )
Abaixo da Eq. (6-42), FST = (30/20)
52 0 252
0,2 = 1,084
0 252
.
F e 23 psia = ÿL = 52 lb/pé
Como tanto o vapor quanto o líquido são benzeno quase puro, tome MV e ML = 78,1 Do Manual 
de Perry, a densidade líquida do benzeno em 204 Da lei dos gases 
ideais, ÿV = PMV/ RT = (23)(78,1)/[(10,73 )(664)] = 0,252 lb/pé
Da Eq. (6-40),
52
Análise: Use a Figura 6.24, onde o valor de FLV é necessário.
( 274 7 781 . )( . )
Da Eq. (6-42),
.
5 73 pés/s
.
0 40
.
Suponha que o fator de formação de espuma seja FF = 1,0 e considere FHA = 1,0
.
Abaixo da Eq. (6-44), Ad/ A = 0,1 Do 
Handbook of Chemistry and Physics, para benzeno sob seu próprio vapor, ÿ = 30 dine/cm.
V = 336,5 lbmol/h, L = 274,7 lbmol/h
0 252
0 057
C = 1,084(1,0)(1,0)(0,37) = 0,40 pés/s
Da Eq. (6-44),
Suponha um espaçamento de bandeja de 24 polegadas. Da Figura 6.24, CF = 0,37
EM
1/2
T
EM
d
0,5
4
2,9 pés
VM
fU
= 4(336,5/ 3600)(78,1) 
0,85(5,73)(3,14)(1 0,1)( 0,252)(1
=
AA / ) ÿ ÿ ÿf
=D
-
=
R
= C
=
R
=E f
F
r r
VM
-
LM
=
-
=R
o 
3
3
Machine Translated by Google
Exercício 7.44
3
3
o 
o 
0,5
T
1/2
d
EM
EM
Assunto:
Premissas: Estouro molar constante. 85% das inundações.
Análise: 
Diâmetros da coluna: Suponha que o diâmetro da segunda coluna seja controlado na bandeja superior e que o 
diâmetro da primeira coluna seja controlado pela bandeja inferior.
Dado: Condições de alimentação e produto e número de bandejas para colunas de bandejas peneiradas na Fig. 7.47.
Encontre: Diâmetros de colunas, eficiências de bandejas, números reais de bandejas e alturas de colunas.
3 e
F
29 0 2 64
.
.
VM
-
4
densidade do líquido = ÿL = 29,0 lb/pé
=
r r
.
Umaÿ ÿ f
Bandeja superior da segunda coluna: Utilize as propriedades do propileno puro.
29 0.
.
8
V na primeira coluna = L na primeira coluna - B = 6.180 - (600 - 351) = 5.931 
lbmol/h Do Manual de Perry, em 136
(5, 931 42 1 )( . )
VM
F = 576 oR = 320 K, densidade de vapor = ÿV = 2,64 lb/ft
0 284
0 22
0,2 = 0,87
=
=
LM
0 pés
3 e
.
C .
(1
Suponha um espaçamento de bandeja de 24 polegadas. Da 
Fig. 6.24, CF = 0,25 Abaixo da Eq. (6-44), Ad/ A = 0,1+ (0,284 - 
0,1)/9 = 0,120 Suponha tensão superficial, ÿ, = 10 dine/cm. Abaixo da Eq. (6-42), FST = (10/20)
.
(5.580.421)(.)
Da Eq. (6-40), você
4(5931/3600)(42,1) 
0,85(0,70)(3,14)(1 0,12) ( 2,64)
Bandeja inferior da primeira coluna: Use as propriedades do propano puro.
A /) p
Taxa de destilado = 3,5 + 360 - 12,51 = 350,99 lbmol/
h Com um R = 15,9, L = 15,9(350,99) = 5.580 lbmol/h. V = L + D = 351 + 5.580 = 5.931 lbmol/h.
=
=
densidade do líquido = ÿL = 27,0 lb/pé
R
Suponha que o fator de formação de espuma seja FF = 1,0 e considere FHA = 1,0.
0 70 pés/s
D
F = 596 oR = 331 K, densidade de vapor = ÿV = 2,93 lb/ft
=
2 64R
f
.
Diâmetros e alturas para separação de propileno de propano em duas colunas.
2 64
.
-
-
.
Do Manual de Perry, em 116
EM
R
Da Eq. (6-42), C = 0,87(1,0)(1,0)(0,25) = 0,22 pés/s
=
Da Eq. (6-44),
=
L na primeira coluna = L na segunda coluna + alimentação = 5.580 + 360 + 240 = 6.180 lbmol/h.
=eu
/ 1 2
eu
0 5
EM
.
/ 1 2 .0 5
LV
f
EM
EM
LV
Machine Translated by Google
EM
.
1 2
f
LV
0 5
eu
/1 2
./
0 5
LV
EM
EM eu
Exercício 7.44 (continuação)
0,5
EM
EM
T
1/2
d
Análise: (continuação)
Componente Propileno Propano
Eficiência da bandeja: Use a Fig. 7.32. Precisa de volatilidade relativa e viscosidade média do líquido.
Bandejas reais e alturas de colunas:
As alturas das colunas são:
Da Eq. (6-44),
4(5.931/3.600)(44,1)
Coluna superior = 149(2) + 4 + 10 = 312 pés
.
-
No topo, ÿµ = 1,15(0,45) = 0,52. Na Figura 7.32, Eo = 60%.
Valor K em 136
0 343
= 0,87
pés/s
Suponha que o fator de formação de espuma seja FF = 1,0 e considere FHA = 1,0.
.
0,85(0,55)(3,14)(1 0,127)(2/ ) ÿ ÿ ÿf
90/0,60 = 150 bandejas para coluna superior.
)( . )
27 0 2 93
=
Na Figura 2.8, os valores K e volatilidades relativas são:
R
Suponha um espaçamento de bandeja de 24 polegadas. Da Figura 6.24, CF = 0,22
. )
r r
=
F, 300 psia
=
8,8f
F, 280 psia
.
Da Eq. (6-42), C = 0,87(1,0)(1,0)(0,22) = 0,19 pés/s
.
3
4
fU
Na parte inferior, ÿµ = 1,14(0,44) = 0,50. Na Figura 7.32, Eo = 62%.
.
019.
=
=
1,00 0,87
-
2 93
C
.
=
LM
VM
2 93
.
t
No topo, ÿ = 1,00/0,87 = 1,15. Na parte inferior, ÿ = 1,14/1,00 = 1,14
R
Abaixo da Eq. (6-44), Anúncio/ A = 0,1+ (0,343 - 0,1)/9 = 0,127
Da Eq. (6-40), você
VM
(1
-
=
No topo, viscosidade do propileno = 0,45 cP. Na parte inferior, viscosidade do propano = 0,44 cP.
=F
0 55
.9)
Coluna inferior = 144(2) + 4 + 10 = 302 pés
27 0
AA
Os requisitos reais de bandeja são 90/0,62 = 145 bandejas para a coluna inferior e
( , 6 180 441
(5, )( 931 441
R
D
=
Valor K em 116
1,14 1,00
Suponha que a tensão superficial, ÿ, = 10 dine/cm. Abaixo da Eq. (6-42), FST = (10/20)
0,2
o 
o 
Machine Translated by Google
Exercício 7.45
3
3
3
f V
/
T
EM
1 2
eu
EM
2
/
EM
2
T
1 2
eu
Encontre: Altura e diâmetro do tambor.
Assunto:
Dado: Temperatura e pressão de flash, com vazões de produto na Fig. 7.48.
=
)
ML = [112,4(58,1) + 223,6(72,2) + 217,5(86,2)]/553,5 = 74,8
LM
Da Eq. (6-40),
144
)( . )
2
336 pés
Da Eq. (7-44), volume do vaso = V
Pi
.
=
113
D
=
Pi
e ÿL = 33,2 lb/pé
.
=
pés
)
EM
1.0, com CF da curva de espaçamento entre placas de 24 polegadas na Fig. 6.24. O valor de FLV é obtido primeiro,
Da Eq. (7-46),
208
.
-
.
208
r r
.
=
314 2 81
= =
, em comparação com 0,965 da lei dos gases ideais
R
. (446 5 68 9
4.05
.
VM
.
=
Da Eq. (7-46), H = 4DT = 4(4,05) = 16,2 pés
fU
pés
.
Também dado, V = 446,5 lbmol/h e L = 553,5 lbmol/h
Na Fig. 6.24, F
332 113
.E f
085 144 314 113
LM t
=
. ( 5536 74 8
VM
-
=
.
=
C
Da Eq. (6-44),
=
(.)
2 81
33 2
1
usando as condições da Fig. 7.48.
. ) .
.
(
Análise: Para determinar o diâmetro mínimo do tambor, use a Eq. (6-44) com f = 0,85 e Ad = 0. O
. )
R
Suponha um tempo de residência de líquido, t, de 5 minutos (0,0833 h), meio cheio
pr
D
=
=
pés
=
( . )( . )( . )
R .
Na Figura 6.24, CF = 0,27 pés/s. Da Eq. (6.42), C = (1)(1)(1)0,27 = 0,27 pés/s.
pés/s
. / 4 446 5 360068 9
.
=
Dimensionamento de um flash drum vertical.
Assim, H/D = 33,6/2,81 = 12,0. Isso é muito grande, então redimensione o volume para dar H/ D = 4.
= 0 248
0 27 .
D
(4 208
Agora calcule a altura, H, da Eq. (7-45). H
332
VM = [187,6(58,1) + 176,4(72,2) + 82,5(86,2)]/446,5 = 68,9
2 (553. )( . )( . 5 74 8 0 0833
4
3. 4
a velocidade de inundação é obtida a partir das Eqs. (6-40) e (6-42), utilizando FST = 1,0, FHA = 1,0 e FF =
113
4
R
=
A partir de um programa de simulação, ÿV = 1,13 lb/ft
EM
eu
1 2
EM
EM
1 2
1 2
eu
/
EM
LV
1 2
/
/
eu
/
1/3 1/3
T
VV
Machine Translated by Google
Exercício 7.46
3
3
o 
3
1/3
VV
1/3
T
Assunto:
Encontre: Comprimento e diâmetro do tambor.
Dado: Condições de fluxo saindo do tambor de refluxo na Fig. 7.49.
Análise:
D
Dimensionamento de um tambor de refluxo horizontal.
) =
177
3. 4
=
Da Eq. (7-46), H = 4DT = 4(3,83) = 15,3 pés
Pode usar um tambor de 4 pés de diâmetro e 16 pés de comprimento.
R
=
2
Suponha um tempo de permanência do líquido no tambor de refluxo de 5 minutos (0,0833 h), cheio até a metade.
Taxa de líquido saindo do tambor = (3 + 1)120 = 480 lbmol/h
pés
= 39 lb/pé
= 3,83
Pi
Da Eq. (7-44),
( )(86. )( . 2 480 2 0 0833=
1
EM
=
Da Figura 2.3, ÿL = 0,63 g/cm
LM t
Suponha propriedades do n-hexano puro. Da Figura 2.4, ponto de ebulição de nC6 a 1 atm = 150
177
Da Eq. (7-46),
pés
F.
39
EM
eu
eu
Machine Translated by Google
Exercício 7.47
o 
0,2
o 
3 3
Suposições: A alimentação da coluna é um líquido com ponto de bolha. Estouro molar constante.
Assunto:
Análise: Primeiro, calcule as taxas de fluxo de líquido e vapor na parte superior e inferior da coluna.
Dado: Condições do topo e da base da coluna na Fig. 7.50.
Encontre: (a) Diâmetros da coluna na parte superior e inferior. A coluna deve ser estampada? 
(b) Comprimento e diâmetro do tambor de refluxo horizontal.
Fundos de destilados de alimentação de componentes 
14.457 14.352 105
=R
Dimensionamento de uma coluna de destilação com peneira que separa metanol e água.
Para Eqs. (6-40) e (6-42), utilize FHA = 1,0 e FF = 1,0. Para água, ÿ = 51 dine/cm Portanto, 
FST = (51/20)
F
Total: 24.900 14.490 10.410
e ÿL =57,9 lb/pé
=
. .
(36 640 18 2.) 
(26 230 18 29)
0 0994
R
.
Metanol
F = 937 Btu/lb = 16.885 Btu/lbmol
LM ,
VM
Calor de vaporização da água a 262,5 
Taxa de ebulição = V = 442.900.000/16.885 = 26.230 lbmol/h 
Suponha transbordamento molar constante com alimentação de líquido saturado. Portanto, a taxa de 
vapor superior também é igual a 26.230 lbmol/h. A taxa de refluxo = V - D = 26.230 - 14.490 = 
11.740 lbmol/h Um cálculo mais preciso do CHEMCAD com um balanço de energia geral fornece uma taxa 
de refluxo de 15.800 lbmol/h e uma taxa de vapor superior de 30.300 lbmol/h. Mas use os valores 
constantes de 
estouro molar. (a) Diâmetro da coluna 
na parte inferior: A partir de um 
programa de simulação, em 262,5 V = 26.230 lbmol/h e L = 10.410 + 
26.230 = 36.640 lbmol/h Na Figura 6.24,
,
Água 10.443 138 10.305
F e 40 psia, ÿV = 0,0994 lb/pé
0 058
Na Figura 6.24, para espaçamento entre placas de 24 polegadas, CF = 0,27 pés/s.
=
57 9
Peso molecular do destilado = 0,9905(32,04) + 0,0095(18,02) = 31,91 Taxa de 
fluxo do destilado = D = 462,385/31,91 = 14,490 lbmol/h Peso 
molecular dos fundos = 0,0101(32,04) + 0,9899(18,02) = 18,16 Fundos taxa 
de fluxo = B = 188.975/18,16 = 10.410 lbmol/h A partir desses 
valores e das composições fornecidas, o balanço geral do material é: Lbmol/h:
.
= 1,21. Da Eq. (6.42), C = 1,21(1)(1)0,37 = 0,45 pés/s.
A partir do serviço do refervedor, assumindo que o fundo é água pura, pode-se calcular a taxa de ebulição.
.
/ 1 2
EM eu
eu
/ 1 2
EM
LV
Machine Translated by Google
Exercício 7.47 (continuação)
eu
/1 2
LV
/
EM
1 2
EM eu
1 2
eu
EM
1 2
eu
1 2
EM
EM
/
f
LV
/
eu
1 2
EM
/
/
EM
EM
T
d
1/2
1/2
EM
1/3 1/3
d
1/2
T
1/2
T
EM
EM
Análise: (a) (continuação)
Diâmetro da coluna no topo:
-
)
= 0,97
.
. pés/s
AA
0 0994
,
4(26, 230/3600)(34)
3.14
VM
V = 26.230 lbmol/h e L = 11.740 lbmol/h
pés
R
( )( )( . 2 26 230 34 0 0833
=
26 230 34 45 3
=
Portanto, a coluna seria estampada.
.
0 026
Da Eq. (6-40),
De um programa de simulação, em 189
4)
VM
,
=
.
(1
0 45
Da Eq. (6-44),
.
.7
C
R
=
01566
)
.
57 9 0 0994
pés
Como FLV <0,1, abaixo da Eq. (6-44), Anúncio / A = 0,1. Suponha que f = 0,80.
Da Eq. (6.42), C = 0,97(1)(1)0,38 = 0,37 pés/s.
0,80(10,9)(3,14)(1 0,1)(0,099
14
r r
=
LM t
=
fU
(11 740 34
=
,
e ÿL = 45,3 lb/pé
10 9
3.280
=
0 37
=
3 280
.
Portanto, FST = (17/20)
-
D
2
pés/s
453 01566
01566
.
pés
-
4
.
F e 33 psia, ÿV = 0,1566 lb/pé
Da Eq. (6-40), você
EM
Da Eq. (7-44),
6 28
=
=
10.1
ÿ- f
-
Da Eq. (6-44),
.
=
4(26.230/3.600)(18,2)
=
,
R
Da Eq. (7-46), H = 4DT = 4(10,1) = 40,4 pés
Suponha um tempo de permanência do líquido no tambor de refluxo de 5 minutos (0,0833 h), cheio até a metade.
E f
=
D
/ ) r
R
.
pés
Para Eqs. (6-40) e (6-42), utilize FHA = 1,0 e FF = 1,0. Para metanol, ÿ = 17 dine/cm
VM
=
=
AHr
Pi
C
LM
=
Da Eq. (7-46),
21.2
-
4
=
6)
=
453
.
Da Figura 6.24, para espaçamento entre placas de 24 polegadas, CF = 0,38 pés/s
=
(1
r r
R
Na Figura 6.24,
-
.
D
.
( )
/ ) ÿ ÿ ÿf
Como FLV <0,1, abaixo da Eq. (6-44), Anúncio / A = 0,1. Suponha que f = 0,80.
0,80(6,28)(3,14)(1 0,1)(0,155
(b) Dimensionamento do tambor de refluxo.
EM
.
F
=
0,2
o 
3
3 3
Machine Translated by Google
Exercício 7.48
eu
/
LV
1 2 1 2
G
/
EM
eu
4
.
=
. )( . )( . )( . 6 17 6 314 1 01 0 0408
)( . )
0 46 59 5 0 04 0 0408 = C ÿL ÿ ÿV / ÿV = / .
=
/ p
VM
.
-
.
4 =
/ p
.
)
17 6 pés/s.
,
VOCÊ ÿf _
=-
,
1
.
=f
9 84 pés/s
VOCÊ ÿf _
( , / 4 1 376 3 600 18 8
.
=
(-
( , 4 1 495 3 600 30 9
-
/
-
AA
( . )( . )( . )( . 6 9 84 314 1 01 0 0703
=
f .
1
= C ÿL ÿ ÿV / ÿV = / . 0 38 47 2 0 0703 0 0703 A partir de um rearranjo da 
Eq. (6-44), resolvendo para a fração de inundação,
.
=
AA
-
)( . )VM
.
)
Assunto:
Encontre: (a) Porcentagem de inundações.
Análise: Use o balanço material do Exercício 7.41. Faça cálculos na parte superior e
Dado: Dados do Exercício 7.41.
Na parte inferior da coluna, a taxa de fervura do Exercício 7.41 é 1,138(1.209) = 1.376
.
A partir de um rearranjo da Eq. (6-44), resolvendo para a fração de inundação,
bandejas inferiores.
.
Da Eq. (6-40), você
.
FHA = 1,0, FF = 1,0, e como ÿ = 20 dinas/cm, FST =(58/20)
R
==
programa de simulação, onde está a abcissa,
=
(d) Taxa de arrastamento.
. )
0 0408
VM
.
1 376 188
(a) No topo da coluna, a taxa de refluxo é 0,947(768) = 727 lbmol/h. O vapor acima
F R
Na Figura 6.24, para espaçamento de bandeja de 24 polegadas, CF = 0,38 pés/s. Como FLV < 1, Ad / A = 0,1.
,
(727 30 9
59 5R
0 0473
Da Eq. (6-24), C = FSTFFFHACF = (1,24)(1)(1)(0,37) = 0,46 pés/s
0 0703
.
. )
VM
2 578 181
(.)
=
0 39 ou 39%
(e) Altura da espuma do downcomer.
FHA= 1,0, FF = 1,0, e como ÿ = 20 dinas/cm, FST = 1,0.
(b) Queda de pressão da bandeja em psi.
47 2,
LM
taxa = 727 + 768 = 1.495 lbmol/h. Use a correlação de inundação por arrastamento da Fig. 6.24, com
0 0188
0 73 ou 73%
lbmol/h. A taxa de líquido que sai da bandeja inferior = 1.376 + 1.201,9 = 2.578 lbmol/h. Use o
F
Da Eq. (6-40), você
Da Eq. (6-24), C = FSTFFFHACF = (1)(1)(1)(0,38) = 0,38 pés/s
,
Hidráulica de bandeja para separação metanol-água'
(1 495 30 9R
=
=
correlação de inundação de arrasto da Fig. 6.24, com densidades e pesos moleculares de um
= 1,24
(c) Potencial de choro.
LM
.
(.)
Na Figura 6.24, para espaçamento de bandeja de 24 polegadas, CF = 0,37 pés/s. Como FLV < 1, Ad / A = 0,1.
densidades de um programa de simulação, onde está a abcissa,
(1)
2
EM
LV
G
d EM
1/2
2
1/2
f
2
EM
EM
2
d
1 2
1/2
EM
eu
/1 2
1/2
f
eu
/
0,2
Machine Translated by Google
Exercício 7.48 (continuação)
80 7
750
.
C
0 73
.
.
=
47 2
Da Eq. (3), hd = 0186
R
.
.
59 5
=
.
Da Eq. (3), hd = 0186
.
.
0 0703
.
= 0186
.
0 73
R
.
135 polegadas de líquido
0 0408
.
.
Considere primeiro as condições no topo da coluna.
Consideremos a seguir as condições na bandeja inferior da coluna.
47 2 0 0703
0 31 . pés/s
(2)
(4)
Velocidade superficial baseada na área de borbulhamento = Ua = 80,7(2,26/22,6) = 7,97 pés/s
r r -
Área da coluna = A = ÿD
7 97
Taxa volumétrica de líquido = qL = 727(30,9)/[60(8,33)(47,2/62,4)] = 59,4 gpm
Da equação de continuidade, uo = m/
AhÿV uo = (1.495/3.600)(30,9)/[(2,26)(0,0703)] = 80,7 pés/s e Co = 0,73
3 39 polegadas de líquido
R .
] = 0,23
=
) = exp[-4,257(0,31) 
ÿ h == -
/4 = 3,14(6)
.
.=
+0,362 0,317 exp(3,5) 0,362 0,317 exp[3,5(2,0)] 0,362
Análise: (continuação) (b) 
A queda de pressão de vapor por bandeja é dada pela Eq. (6-49), ht = hd + hl + hÿ
0 0703
-
Da Eq. (6-52), ÿe = exp(-4,257Ks Da 
Eq. (6-54), Cl 
Comprimento do açude = Lw = 42,5 pol.
Da Eq. (6-50), h
=
Da Eq. (6-51), h
Área do downcomer = Ad = 0,1 (28,3) = 2,83 pés Área 
borbulhante = Aa = A - 2Ad = 28,3 - 2 (2,83) = 22,6 pés Área 
do buraco = Ah = 0,1 (22,6) = 2,26 pés
=
.
+
(3)
/4 = 28,3 pés
Em
2/3
eu
nós
2/3
primeiro
eu
máx.
2
2
0,91
2
2
3 3
Da equação de continuidade, uo = m/ AhÿV uo = (1.376/3.600)(18,1)/
[(2,26)(0,0408)] = 75,0 pés/s e Co = 0,73
0,91 0,91
2
2
0,91
=
.
0,74 pol. líquido
59 5 0 0408
0.196 pés/s
h C
,
Velocidade superficial baseada na área de borbulhamento = Ua = 75,0(2,26/22,6) = 7,5 pés/s
r r
.
-
] = 0,381
Da Eq. (6-55), com tamanho máximo de bolha = DH = 3/16 polegada = 0,00476 m e densidade do líquido 
= 47,2 lb/ft
=
R
59,4 
( ) 42,5 0,23
=
) = exp[-4,257(0,196)
=
ou 756 kg/m 
hÿ = 6ÿ / gÿLDB = 6(20/1000) / (9,8)(756)(0,00476) = 0,0034 m = 0,13 pol. (2), ht = hd + hl 
+ hÿ = 3,39 + 0,74 + 0,13 = 4,26 polegadas de líquido = 0,115 psi/bandeja.
.
0,23 2 0,362 +
(4)
7 5
.
=ÿ +
Fi
0 0408
eu
-
Da Eq. (6-52), ÿe = exp(-4,257Ks
q
.=
2
EM
/ 1 2
eu
EM
/ 1 2
d
EM
2
2
2 
pol.
/ 1 2
Da Eq. (6-53), Ks Ua
EM
eu
EM
2
o 
/ 1 2
o 
eu
Da Eq. (6-53), Ks Ua
2
Machine Translated by Google
máx.
Fi
ou 954 kg/m
h
-
Na bandeja inferior, e = 0,0065(2.578)/(1 - 0,0065) = 16,9 lbmol/h
O arrastamento fracionário é definido como, ÿ = e/(L + e). Reorganizando, taxa de arrastamento = e =
= 0,433 pés
pol. líquido
=
eu
,59,5 lb/pé
=
Da Fig. 6.28 para a bandeja inferior, com FLV = 0,0473 e % de inundação = 39%, fracionário
97,9
0,362 0,317 exp(3,5) 0,362 0,317 exp[3,5(2,0)] 0,362
42,5 0,381
hÿ = 6ÿ / gÿLDB = 6(0,058) / (9,8)(954)(0,00476) = 0,0078
maior que hl = 1,22 pol. Portanto, o choro não ocorrerá.
(e) Das Eqs. (6-70) e (6-72), a altura da espuma no downcomer = hdf =(ht + hl + hda) / 0,5
+
Para a bandeja superior, qL = 59,4 gpm. hda = 0 
03 (. 100 0 433
Taxa volumétrica de líquido = qL = 2.578(18,1)/[60(8,33)(59,5/62,4)] = 97,9 gpm
hdf = (2,88 + 1,22 + 0,155) / 0,5 = 8,5 pol.
e ÿ = 58 dinas/cm = 0,058 kg/s
h C
maior que hl = 0,74 pol. Portanto, o choro não ocorrerá.
Na bandeja superior, e = 0,11(727)/(1 - 0,11) = 90 lbmol/h
arrastamento = ÿ = 0,0065, o que é muito baixo.
,
pol. líquido
Da Eq. (6-54), Cl 
Comprimento do açude = Lw = 42,5 pol.
(c) Aplicando o critério da Eq. (6-68) para a bandeja superior, hd + hÿ = 3,39 + 0,13 = 3,52 pol., que é
=ÿ +
Da Eq. (6-55), com tamanho máximo de bolha = DH = 3/16 polegada = 0,00476 m e densidade do líquido =
pol. líquido
Da Eq. (2), ht = hd + hl + hÿ = 1,35 + 1,22 + 0,31 = 2,88 polegadas de líquido = 0,098 psi/bandeja.
arrastamento = ÿ = 0,11, o que é bastante alto.
avental downcomer = Ada = Lwha = 42,5(2 - 0,5) = 63,8 pol.
hdf = (4,26 + 0,74 + 0,056) / 0,5 = 10,1 pol.
Da Eq. (6-51), =
=
Para a bandeja inferior, qL = 98,3 gpm. hda = 0 03 (. 
100 0 433
1.22
+
q
m = 0,31 pol. de líquido
(d) Da Fig. 6.28 para a bandeja superior, com FLV = 0,0192 e % de inundação = 73%, fracionário
ÿL/ (1 - ÿ).
Estime a perda de carga para o fluxo sob o downcomer a partir da Eq. (6-71). Área para fluxo sob o
ÿ h =
0,381 2 0,362 +
Aplicando o critério da Eq. (6-68) para a bandeja inferior, hd + hÿ = 1,35 + 0,31 = 1,66 pol., que é
2
2
( )
Análise: (b) (continuação)
2
2
2
3 3
Exercício 7.48 (continuação)
.
)
0155.
98 3
=
.
)
.
.
=
59 4
.0 056
2/3
nós
primeiro
Em
2/3
eu
eu
Machine Translated by Google
Exercício 7.49
eu
LV
eu
f
1/2
/
1 2
LV
/
EM
/
eu
1/2
eu
2
EM
EM
1/2
EM
G
EM
1 2
/
1 2
2
G
EM
d
2
1 2
2
1/2
d
f
4
4
.
4 1 944 3 600 30 9
=
AA
=
,
1
= C ÿL ÿ ÿV / ÿV = / . 0 46 59 5 0 04 0 0408 A partir de um rearranjo 
da Eq. (6-44), resolvendo para a fração de inundação,
-
f =
)
= C ÿL ÿ ÿV / ÿV = / . 0 38 47 2 0 0703 0 0703
/
VOCÊ ÿf _ AA
( . )( . )( . )( . 6 9 84 314 1 01 0 0703
.
=
( )
/
.
=
-
VM
.
-
( , )( . )
-
f
VOCÊ ÿf _
4 1 789 3 600 18 8
/ p
/ p
.
9 84 pés/s
=
,
=
1
17 6 pés/s
.
-
( , )( . )
..
-
=
. )( . )( . )( . 6 17 6 314 1 01 0 0408
VM
. .
Assunto:
Encontre: (a) Porcentagem de inundações.
Análise: Use o balanço material do Exercício 7.41. Faça cálculos na parte superior e
Dado: Dados do Exercício 7.41, exceto que a taxa de avanço é aumentada em 30%.
051 ou 51%
bandejas inferiores. Mas leve em consideração o aumento de 30% em todas as vazões.
.
Da Eq. (6-40), U A 
partir de um rearranjo da Eq. (6-44), resolvendo para a fração de inundação,
,
.
R
= 1,24
=
=
(d) Altura da espuma do downcomer.
0 0703
a correlação de inundação de arrasto da Fig. 6.24, com densidades e pesos moleculares de um
. )
. )
.
.
(a) No topo da coluna, a taxa de refluxo é 1,3(0,947)(768) = 945 lbmol/h. A sobrecarga
F
R
Na Figura 6.24, para espaçamento de bandeja de 24 polegadas, CF = 0,38 pés/s. Como FLV < 1, Ad / A = 0,1.
R
LM
0 0408
Na Figura 6.24, para espaçamento de bandeja de 24 polegadas, CF = 0,37 pés/s. Como FLV < 1, Ad / A = 0,1.
=
.FHA = 1,0, FF = 1,0, e como ÿ = 20 dinas/cm, FST =(58/20)
(1 944 30 9
programa de simulação, onde está a abcissa,
( 945 30 9
Na parte inferior da coluna, a taxa de fervura do Exercício 7.41 é 1,3(1,138)(1.209) = 1.789
VM
LM
VM
=
A operação é aceitável ou a gaxeta deve ser usada em uma ou ambas as seções?
FHA = 1,0, FF = 1,0, e como ÿ = 20 dinas/cm, FST = 1,0.
(b) Queda de pressão da bandeja em psi.
. ),
59 5
taxa de vapor = 1,3[0,947(768) + 768] = 1.944 lbmol/h. Use a correlação de inundação por arrastamento de
0 0192
F
Da Eq. (6-24), C = FSTFFFHACF = (1,24)(1)(1)(0,37) = 0,46 pés/s
Da Eq. (6-24), C = FSTFFFHACF = (1)(1)(1)(0,38) = 0,38 pés/s
,
Hidráulica de bandeja para separação metanol-água.
. )
47 2
=
= 0 0473
Da Eq. (6-40), você
(c) Taxa de arrastamento.
R
.
lbmol/h. A taxa de líquido que sai da bandeja inferior = 1,3(1.376 + 1.201,9) = 3.351 lbmol/h. Usar
0 95 ou 95% Inaceitável!
(3 351 181
(1 789 18 8
Figura 6.24, com densidades de um programa de simulação, onde está a abcissa,
(1)
0,2
Machine Translated by Google
Exercício 7.49 (continuação)
47 2
R
=.
R
=.
.105
.
.
0 0703
.
Da Eq. (3), hd = 0186
C
97 
9 Da Eq. (3), hd = 0186
.0 73
.
.
0 73 59 5. .
.
= 0186
Consideremos a seguir as condições na bandeja inferior da coluna.
R
Da Eq. (6-52), ÿe = exp(-4,257Ks da 
Eq. (6-54),
.
(4)
.
eu
ou 756 kg/m 
hÿ = 6ÿ / gÿLDB = 6(20/1000) / (9,8)(756)(0,00476) = 0,0034 m = 0,13 pol. (2), ht = hd + hl 
+ hÿ =5,73 + 0,61 + 0,13 = 6,47 polegadas de líquido = 0,175 psi/bandeja.
42,5 0,16
Velocidade superficial baseada na área de borbulhamento = Ua = 97,9(2,26/22,6) = 9,8 pés/s
0 255 pés/s
10 4
.
Taxa volumétrica de líquido = qL = 945(30,9)/[60(8,33)(47,2/62,4)] = 77,2 gpm
=
] = 0,293
] = 0,16
h C
,
.
(3)
/4 = 28,3 pés
=
=
2 28 polegadas de líquido
.
47 2 0 0703
. pés/s 0 40
+
=
.
=
-
Velocidade superficial baseada na área de borbulhamento = Ua = 105(2,26/22,6) = 10,4 pés/s
r r
) = exp[-4,257(0,40) ÿ 
h = 0,362 0,317 exp( 3,5 ) 0,362 0,317 exp[ 3,5(2,0)] 0,362
.
Da Eq. (6-51), h
Esta é uma bandeja/queda de pressão muito alta.
0 0408
.
/4 = 3,14(6)
5 73 polegadas de líquido
.
=
Análise: (continuação) (b) 
A queda de pressão de vapor por bandeja é dada pela Eq. (6-49), ht = hd + hl + hÿ
=
+
0,16 2 0,362 +
Da Eq. (6-50), h
77,2
Da Eq. (6-55), com tamanho máximo de bolha = DH = 3/16 polegada = 0,00476 m e densidade do líquido 
= 3 47,2 lb/ft
Pegue a área do downcomer = Ad = 0,1 (28,3) = 2,83 
pés Área borbulhante = Aa = A - 2Ad = 28,3 - 2 (2,83) = 22,6 
pés Área do buraco = Ah = 0,1 (22,6) = 
2,26 pés Considere primeiro as condições no topo da coluna.
-
Fi
r r
R
Da Eq. (6-52), ÿe = exp(-4,257Ks
9 8
-
q
=
(2)
Área da coluna = A = ÿD
0 0703
Cl 
Comprimento do açude = Lw = 42,5 pol.
0,61 pol. líquido
(4)
=ÿ +
Da equação de continuidade, uo = m/ AhÿV uo 
= (1.789/3.600)(18,1)/[(2,26)(0,0408)] = 97,9 pés/s e Co = 0,73 0 0408
59 5 0 0408-
Da equação de continuidade, uo = m/ AhÿV uo 
= (1.944/3.600)(30,9)/[(2,26)(0,0703)] = 105 pés/s e Co = 0,73
-
=
=
) = exp[-4,257(0,255)
eu
Em
2/3
eu primeiro
nós
2/3
( )
3
2
2
2
0,91
2
2
0,91 0,91
0,91
2
2
EM
Da Eq. (6-53), Ks Ua
Da Eq. (6-53), Ks Ua
eu
EM
eu
d
/ 1 2
EM
2 
pol.
2
/ 1 2 / 1 2
2
o 
EM
o 
/ 1 2
eu
2
EM
2
máx.
Machine Translated by Google
máx.
Fi
e ÿ = 58 dinas/cm = 0,058 kg/s
h
-
avental downcomer = Ada = Lwha = 42,5(2 - 0,5) = 63,8 pol.
Esta queda de pressão é ligeiramente alta.
Na bandeja inferior, e = 0,017(3.351)/(1 - 0,017) = 58 lbmol/h
hdf = (6,47 + 0,61 + 0,095) / 0,5 = 14,4 pol.
pol. líquido
hdf = (3,67 + 1,08 + 0,262) / 0,5 = 10,0 pol.
=
eu
m = 0,31 pol. de líquido
59,5 lb/pé
=
ÿL/ (1 - ÿ).
127
0,362 0,317 exp(3,5) 0,362 0,317 exp[3,5(2,0)] 0,362
42,5 0,293
,
Da Fig. 6.28 para a bandeja inferior, com FLV = 0,0473 e % de inundação = 51%, fracionário
A nova operação não é aceitável na seção retificadora porque a % de alagamento é de 95%, causando
+
Taxa volumétrica de líquido = qL = 3.351(18,1)/[60(8,33)(59,5/62,4)] =127 gpm
ou 954 kg/m
h C
(c) Da Fig. 6.28 para a bandeja superior, com FLV = 0,0192 e % de inundação = 95%, fracionário
Estime a perda de carga para o fluxo sob o downcomer a partir da Eq. (6-71). Área para fluxo sob o
Para a bandeja inferior, qL = 128 gpm. hda = 0 03 (. 
100 0 433
arrastamento muito alto. Deve reformar essa seção com embalagem estruturada. A seção inferior é
Na bandeja superior, e = 0,50(945)/(1 - 0,50) = 945 lbmol/h, o que é muito excessivo.
Da Eq. (2), ht = hd + hl + hÿ =2,28 + 1,08 + 0,31 = 3,67 polegadas de líquido = 0,125 psi/bandeja.
Da Eq. (6-54), Cl 
Comprimento do açude = Lw = 42,5 pol.
=ÿ +
Da Eq. (6-55), com tamanho máximo de bolha = DH = 3/16 polegada = 0,00476 m e densidade do líquido =
pol. líquido
hÿ = 6ÿ / gÿLDB = 6(0,058) / (9,8)(954)(0,00476) = 0,0078
O arrastamento fracionário é definido como, ÿ = e/(L + e). Reorganizando, taxa de arrastamento = e =
= 0,433 pés
Da Eq. (6-51), =
=
operável com as bandejas se a queda de pressão mais alta for aceitável.
1.08
+
q
,
arrastamento = ÿ = 0,017, o que é baixo.
(d) Das Eqs. (6-70) e (6-72), a altura da espuma no downcomer = hdf =(ht + hl + hda) / 0,5
Para a bandeja superior, qL = 77,2 gpm. hda = 0 
03 (. 100 0 433
pol. líquido
ÿ h =
0,293 2 0,362 +
arrastamento = ÿ = 0,50, o que é bastante alto.
2
2
( )
Análise: (b) (continuação)
2
2
2
3 3
Exercício 7.49 (continuação)
128
=
=
)
.
.
)
77 2
.0 095
0 262
.
.
2/3
nós
primeiro
Em
2/3
eu
eu
Machine Translated by Google
Determinação de HETP a partir de dados experimentais para uma coluna empacotada separandoAssunto: 
benzeno e dicloroetano em refluxo total.
Encontre: HETP em polegadas. Limitações do uso do HETP para projeto.
linha para total
Dado: 10 pés de embalagem, com operação a 1 atm. Dados de equilíbrio líquido-vapor em termos de frações 
molares de benzeno. As frações molares de benzeno medidas são xD = 0,653 e xB = 0,298.
Análise: No gráfico abaixo, os dados de equilíbrio yx e a linha operacional (condição de refluxo 
45) são plotados e os estágios de equilíbrio são escalonados entre x = 0,298 e 0,653.
O número de estágios = Nt = 14,4. Da Eq. (6-73), HETP = 10/14,4 = 0,7 pés. Este valor deve ser usado com cautela 
no projeto, pois o HETP é uma função da relação L/ V . O valor de 0,7 pés aplica-se apenas a L/ V =1.
o 
Exercício 7,50
Machine Translated by Google
Exercício 7.51
o 
o 
Assunto:
Dado: Alimentação no ponto de bolha de etanol a 10% em mol. Fundos de 1% em mol de etanol e destilado de 80% em 
mol de etanol. Taxa de refluxo de 1,5 vezes no mínimo. Dados de equilíbrio do Exercício 7.29.
Encontre: (a) Estágios de equilíbrio acima e abaixo da alimentação.
Premissas: Estouro molar constante.
Análise: Por balanço material, com base em 100 moles de ração,
R
0514
LV
A inclinação da linha operacionalda seção de retificação é, da Eq. (7-7), L/ V = 1,59/(1 + 1,59) = 0,614.
.
1 0 514
(b) Número de unidades de transferência acima e abaixo da 
alimentação. (c) Altura da coluna da placa para espaçamento de bandeja de 18 polegadas e 
eficiência de bandeja de 80%. (d) Altura da 
embalagem para HOG = 1,2 pés. (e) HTU de HTU para sistema benzeno-tolueno.
Nos diagramas de McCabe-Thiele abaixo, um para a região de maior concentração e outro
caixa eletrônico.
/
=
LV
=
.
linha em x = xD = 0,8. Uma linha operacional da seção de decapagem é desenhada que
1058 e R = 1,5 Rmin = 1,5(1,058) = 1,59
Resolvendo essas duas equações, D = 11,39 mols e B = 88,61 mols.
Projeto de uma coluna empacotada para separação de uma mistura de etanol e água a 1
- -
=
(a) Abaixo está o diagrama de McCabe-Thiele mostrando a curva de equilíbrio a partir dos 
dados do Exercício 7.29, uma linha q vertical para a alimentação de líquido saturado em xF = 0,10 e 
a construção da linha operacional da seção de retificação para determinar o refluxo mínimo razão. A 
inclinação dessa linha é (0,80 - 0,44)/(0,80 - 0,10) = 0,514 = Lmin/V. A partir de um rearranjo da Eq. (7-7),
1
.
para a região de menor concentração, traça-se uma linha operacional da seção de retificação desta 
inclinação que passa pelo 
45 e se estende da interseção da linha operacional retificadora e da linha q até o 45 xB = 
0,01. Os estágios são escalonados, com a localização ideal do estágio de alimentação. O 
resultado são 3 estágios de equilíbrio na seção de extração, incluindo um para o refervedor 
parcial, e 13,8 estágios de equilíbrio na seção de retificação.
linha em x =
/
Balanço de material total, F = 100 = D + B 
Balanço de material de benzeno, 0,10F = 10 = 0,80D + 0,01B
min
min
min
Machine Translated by Google
Análise: (a) (continuação)
Exercício 7.51 (continuação)
Machine Translated by Google
Análise: (a) (continuação)
Exercício 7.51 (continuação)
Machine Translated by Google
Análise: (a) (continuação)
Exercício 7.51 (continuação)
Machine Translated by Google
N (0,23 0,09) (0,37 0,23)
e* 0,14
=ÿ e
-
-
= =
-
e 0,10
2.4+
-
aa
(0,42 0,37) (0,665 0,42) (0,80 0,665)
Para a seção de decapagem, a primeira etapa é o refervedor parcial. Portanto, a partir do diagrama 
de McCabe-Thiele, começando no Estágio 2, os limites em y são y = 0,09 em x = 0,03 a y = 0,37 em x =
(e) Precisaríamos de dados sobre valores individuais de HL e HG. Da Eq. (6-132),
12.4
0,084
é proporcional a
Portanto, podemos relacionar essas propriedades. Então da Eq. (7,52),
.
aa
Para a seção retificadora, os limites em y são y = 0,37 em x = 0,1 a y = 0,80.
N
(d) Para HOG = 1,2 pés, altura compactada = 1,2(2,4 + 12,4) = 18 pés. Adicione 14 pés para desengate no
EU ,
eu
=
-
-
=
D
R
=
você
Usando o método trapezoidal para resolver a integral,
-
+
0,017
1
Da Eq. (6-133),
HH mH +
*
superior e reservatório na parte inferior. Precisa de coluna de 18 + 14 = 32 pés.
,
D
(b) Como o valor de HOG é dado na parte (d), calcule NOG para cada seção, usando de
ÿ e
0,10.
+
eu
estão em espaçamento de 18 polegadas, altura da coluna = 19 (1,5) + 4 + 10 = 42,5 pés.
. Portanto, pode-se relacionar com as difusividades do líquido.
R
Usando o método trapezoidal para resolver a integral,
-
que varia ao longo da curva de equilíbrio.
H
H
=
(c) Para 15,8 estágios de equilíbrio com 80% de eficiência da bandeja, são necessários 15,8/0,8 = 19,8 ou 20 bandejas. Se eles
0,063
é proporcional a
onde = / m dy dx
Tabela 6.7 para difusão EM, N
=
E SS
E RS
( )
( )
*
1 2 /
Análise: (continuação)
1/3
EM
-
EM
-
VV
G
3/4
EM
E
G
eu
eu
E
Exercício 7.51 (continuação)
(
)
)
(
Machine Translated by Google
Exercício 7.52
o 
33
3
1/2
EM
euEM
eu
1/2
Assunto: Duplicação da capacidade da planta de destilação de metanol-água através da adição de uma coluna empacotada.
Dado: Condições para duplicar aquelas do Exercício 7.41. Projetar para 70% das inundações. Dois
Premissas: Estouro molar constante. O refervedor parcial é um estágio de equilíbrio.
Análise: Primeiro, converta os dados de desempenho para taxas de fluxo e composições de alimentação e produto
(b) Diâmetro da coluna com base nas condições no topo da coluna,
Encontre: (a) Retenção de líquido.
6,4 
1195,5 
1201,9
V = VB B = 1,138(1.201,9) = 1.367,8 lbmol/h, e L =V + B = 1.367,8 +1.201,9 = 2.569,7 lbmol/h
Total:
Na parte inferior da coluna,
Para o líquido, que é principalmente metanol, use ÿL = 0,77 g/cm
F e P = 14,7 psia = 1 atm.
727(30,9)0,0689R
0,0184=
e da Figura 6.36c, para µL = 0,35 cP, f{µL } = 0,8.
(e) Queda de pressão.
respectivamente) são consistentes com a separação alcançada. Portanto, no topo da coluna, L
Utilize as Figs. 6.36a, b e c para calcular a velocidade de inundação, seguindo o Exemplo 6.13.
709,1 702,7 0,915 1260,8 65,3 0,085 1969,9 768,0 1,000
1,0000
(b) Diâmetro da coluna.
0,9947
Taxa de fluxo, lbmol/h: 
Alimentar fundos de destilados Alimentar fundos de destilados
onde T = 154
Metanol
= 48 lb/pé e µL = 0,35 cP.
X
água. Os resultados são os seguintes:
0,360 
0,640 
1,000
Antes de calcular a retenção de líquido, precisamos calcular o diâmetro da coluna.
R
=
VM
LM
=
Da Tabela 6.8, FP = 14 para NOR PAC e FP = 33 para Montz.
Vantagens da coluna empacotada em relação à coluna em bandejas. Embalagem preferida.
Água
= RD = 0,947(768) = 727 lbmol/h, e V = L + D = 727 + 768 = 1.495 lbmol/h.
Os resultados do Exercício de 7,41 mostram que as razões de refluxo e ebulição observadas (0,947 e 1,138,
Da lei dos gases ideais, ÿV = PMV/ RT = (1)(30,9)/[0,730(154 + 460)] = 0,0689 lb/ft
Na Figura 6.36a, Y na inundação = 0,21; da Figura 6.36b, para ÿágua/ ÿL = 1/0,77 = 1,3, f{ÿL } = 1,6;
(d) Altura compactada.
Componente
(c) PORCO.
Fração molar:
0,0053
A abscissa na Fig. 6.36a =
1495(30,9) 48
gaxetas a serem consideradas: 1. Anéis plásticos NOR PAC de 50 mm e 2. Montz metálico B1-300.
de unidades de massa para unidades molares, usando pesos moleculares de 32,04 para metanol e 18,02 para
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{ } { }
{ } { }
16 0 8
.
=
4
=
14
e você = 28,5 pés/s
e da Figura 6.36c, para µL = 0,27 cP, f{µL } = 0,77.
32 2
A abscissa na Fig. 6.36a =
)
em
=
)
=
(pés/s)
D
F e P = 15,5 psia = 1,05 atm.
=
VM
. (.)
A partir de um rearranjo da ordenada da Fig. 6.36a,
=
=
.
32 2
=
Para NORPAC,
.
4
017
X
.
.
e você = 18,6 pés/s
.
.
=
4
1
Da Tabela 6.8, FP = 14 para NOR PAC e FP = 33 para Montz.
4(1495/3600)(30,9)
.
VM
33
0,047
2569,7(18,1) 0,039
.
LM
Para fração de inundação = f = 0,7, uV = uo f = 28,5(0,7) = 20,0 pés/s para NOR PAC,
e você = 18,5 pés/s
=
VM
16 0 8
.
era
.
0 21
.
=
VM
8,4(3,14)(0,0689)
4.
(pés/s)
62 4
62 4
uV = uo f = 18,6(0,7) = 13,0 pés/s para Montz.
=
0 0689
0 039
=R
Para NOR PAC, uo
=
32 2
era
onde T = 207
Para Montz,
Para fração de inundação = f = 0,7, uV = uo f = 18,5(0,7) = 13,0 pés/s para NOR PAC,
33
.
.
R
pr
3
145=
pés.
Da Eq. (6-103), diâmetro da coluna =
e você = 12,0 pés/s
62 4
4(1495/3600)(30,9)
pr
341
017
A partir de um rearranjo da ordenada da Fig. 6.36a,
.
. (.)
.
62 4
(. 1 0 77
Utilize as Figs. 6.36a, b e c para calcular a velocidade de inundação, seguindo o Exemplo 6.13.
uV = uo f = 12,0(0,7) = 8,4 pés/s para Montz.
pr
Para NOR PAC, uo
Para Montz,
32 2
812
D
1367,8(18,1) 62,4
=
4
0 039
14
13(3,14)(0,0689
= 62,4 lb/pé
Para Montz,
1
)
Da lei dos gases ideais, ÿV = PMV/ RT = (1,05)(18,1)/[0,730(207 + 460)] = 0,039 lb/ft
5.3
em
pés
=
0 21
(pés/s)
Na Figura 6.36a, Y na inundação = 0,17; da Figura 6.36b, para ÿágua/ ÿL = 1/1 = 1, f{ÿL }= 1;
=
=
VM
1
pr
(pés/s)
(. 1 0 77
e µL = 0,27 cP.Para o líquido, que é principalmente água, use ÿL = 1,00 g/cm
Da Eq. (6-103), diâmetro da coluna =
345
0 0689
1
2
2
2
2
2
3
2
2
2
o 
33
H2O (L)
Diâmetro da coluna com base nas condições na parte inferior da coluna,
Análise: (b) (continuação)
1/2
1/2
0
1/2
2
1/2
1/21/2
EM
eu
P
1/2
EM
0
P
o 
DT
EM
T
EM
H2O (L)
eu
eu
EM
DT
VV
EM
EM
eu
o 
EM
EM
2
T
eu
EM
1/2
VV
eu
Exercício 7.52 (continuação)
amigos
amigos
aff
g
R
você e você
F
R
você e você
g=
eu
1
aff
R 1
R
= R
R
euF
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FrL
2/3
2/3
2
ReL
5
5
ReL
2
4
1/2
1/3
1/2
1/3
2
Padre
.0 25
Ré
0 25 0 1
.
Padre
5 0 1
h
ChN N L L
5 0 1
h
. .
.0 25 .
T
DT
eu
-
eu
eu
-
DT
T
/ .
3
3
3
2
CH
-5
2 2
3
3
2
-5
3 3
2
T
TLL
eu
2Ré
2
eu
-
-
N a
= 12
aN
1 3
Ré
/2 3
eu
h
/
Padre
)(
Exercício 7.52 (continuação)
eu
eu
)(
Embalagem DT, pés
sou
uL, pés/s
/mEmbalagem a, pés
/pé
/pé
Análise: (b) (continuação)
Holdup de líquido com base nas condições no topo da coluna.
a, pés
eu
( )
86,8 
300
=
( . )( . ) ( . 0 85 0 482 13 2 9 91 10
eu
a
=
eu
=
um D um
33900
26,5 
91,4
=
h
(a) Para estimativas de retenção de líquido, suponha que a coluna opere na região de pré-carregamento.
Da Eq. (6-97), a retenção de líquido fracionária é h
3.4
Para NOR PAC, h
13.2
0,000856
e
eu
4(1367,8/3600)(18,1)
.
)
26,5 
91,4
g
fazer
13,2 9,91x10
R
Esses acúmulos de líquido no topo da coluna são bem pequenos.
0,0241
0,0162
)
/
Da Eq. (6-98), N
uL = LML / ÿLS = (727/3600)(30,9)/ [48(3,14)(DT)
=
NEM PAC
=
Como ambos os valores de N > 5, use a Eq. (6-101), ah a = 0 85
×
Montz
0 61
( . )( . 0 35 0 000672
0,31
0,61
Portanto, o holdup é independente da taxa de gás. Siga o Exemplo 6.12. Embalagem pertinente
N
=
a
Use as equações. (6-97) a (6-101), que requer o cálculo dos números líquidos de Reynolds e Froude.
20(3,14)(0,039)
4.2
Montz
0,947 0,651
= .
NEM PAC 4.3 5.3
6,63 10 
× (12)
69,2
em
pés.
/
9,91 10 
× (12)
D
=
0,166 /
0166/
pés
Para NOR PAC,
= =
/4] = 0,166/(DT)
4(1367,8/3600)(18,1)
Para NOR PAC, aa .( . 0 85 0 651 69 2 )( . )
Da Eq. (6-99),
=
0 31
D-a
D
0,930 0,482
Para Montz,
.
=
=
)
48
características da Tabela 6.8:
=
Para Montz, aa
/m
69,2 6,63 x 10
=
/m
N
N
Para Montz,
.
=
Pela equação de continuidade, a velocidade superficial do líquido é,
(. 6 63 10 ×
32.2
0,00898 
0,00591
=
pés/s
13,0(3,14)(0,039)
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Exercício 7.52 (continuação)
eu
eu
eu
eu
/péuL, pés/sEmbalagem DT, pés a, pés
No topo da coluna:
NEM PAC Montz
Análise: (a) (continuação)
Retenção de líquido com base nas condições na parte inferior da coluna.
=
0,54
56,3
/
Perto de uma fração molar, xD
.
N
/m
eu
HL , onde devemos usar a inclinação, m, do equilíbrio
/m
,
0 85 0 651 296 ( . )( )
ah, eu
=
0,00898 0,00591
NEM PAC 3.4 4.2
N
R
um D um
= 0,0269
0 85 0 482 )(56. ) ( . 3
/m
0,264/
.
Pela equação de continuidade, a velocidade superficial do líquido é,
Esses acúmulos de líquido na parte inferior da coluna são bem pequenos.
=
1,080 1,165
e
Para Montz, aa
/
56,3 6,39 x 10
86,8 300
g
h
1.057
de 0,9, m = (0,9780 - 0,9359)/0,10 = 0,42
Como ambos os valores de
eu
eu
=
a
+
sou
=
.
)
0,0228 
0,0150
0,00216
0,0162 0,0241
em
mV
,
D-a
uL = LML / ÿLS = (2570/3600)(18,1)/ [62,4(3,14)(DT)
Da Eq. (6-98), N
=
6,39 10 × 
(12)
52,9 93
.
/m
Para NOR PAC, aa
Montz
32.2
pés/s
/m
6 39 10 (. ×
= =
N
curva em vez de um valor K porque a curva de equilíbrio é curva.
a
=
0 264 / D
69,2
eu
=
( . )( . 0 27 0 000672
62 4
Para NOR PAC, h
Para Montz,
Estime HL a partir da Eq. (6-132), utilizando as seguintes propriedades e parâmetros:
296 4,28x10
.
fazer
.
eu
4,28 10 × 
(12)
=
26,5 
91,4
D
(c) Da Eq. (7,52), HH
/4] = 0,264/(DT)
0,947 0,930
,
0 54
eu
uL, pés/s
=
1057
/m
=
0,0341
Da Eq. (6-97), a retenção de líquido fracionária é h
(. 4 28 10 ×
)
=
Da Eq. (6-99),
)
90800
ReL
4
2/3
2
2
Padre
ReL
4
2
4 1/3
2/3
1/3
FrL
)(
-
-
-4
3
3
3
3
2 2
hL
CL
3
3
3
2
-4
3
3
2
3
2
3
N a
a
= 12
N
T
eu
-
eu
eu
-
T
( )
( )
/
Padre
T
T
.
LL
E
.
0 25 0 1
0 25
/
.
1 3
h
2
2
eu
Ré
G
h
4 0 1.
h
0 25
ChN N L L
.
Ré
Ré Padre
4 0 1.
2 3
eu
/N são> 5, use a Eq. (6-101), ah a = 0 85.
Machine Translated by Google
-5 2 o 
2
o 
2
- --
55
)( ()( )
- -
d
h
h
eu
eu
Ph.
eu
eu
Lh L
LL
eu
h
h
Ph.
LL h
h
h
h
Ph.
Ph.
eu
h
1/2
0,2
9
2
1/2
Nós
Padre,
1/2
,
,
2
,
Padre
2
,
2
,
Ré
0,75 0,45
Nós
1/6
Ré
-
1/6
eu
eu
eu
eueu eu
1/2 0,75- - -0,2 0,45
)
Exercício 7.52 (continuação)
(( () ) )
Análise: (c) no topo da coluna (continuação)
( )
)(
a
cm
.
0,001165(32,2) = 0,0375 lbm/s
=
0,0436m
=
4(0,0162)(0,947) 
(3,0 10 )(86,8)(0,00274)
Deus
De (6-136),
fora
= (0,00898)(0,143)(48)
eu
0,0000175
0,174
em
=×
= 1,485
metanol, viscosidade a 25 oC (298 K) = 0,55 cP e a 350 K, viscosidade = 0,32 cP. Portanto,
= =
=
4 horas
150 10
=
No Exemplo 3.7, a difusividade do metanol em água em uma fração molar de 0,8 e 25 oC é 1,5
N
Número de Reynolds =
diâmetro hidráulico de (6-137).
F como ÿ = 17 dinas/cm = 0,001165 lbf/pé ou
[(0,35)(0,000672)]
a1
298
0,00274
=
32,2(0,143)
e
262
1
=
a
=
R
a
N
0,947
a
=
0 32
Número de Weber =
1,5
= 0,143 pés
e
DMeOH = ×
N
cm
1
0,00898
p
N
R
Para calcular (aPh / a), precisamos para a fase líquida, os valores de Reynolds, Weber e Froude
H
350
=
0,0148
a
=
[ ] 1,5 (86,8)(0,0436)
1
×
.
x 10
em
( 0,00898 (48)(0,143)
4
86,8
Da Eq. (6-132), para NOR PACK, usando unidades SI (em vez de American Engineering),
F ou 350 K e viscosidade. Para
262
0,0375
N
=
0,0148
diâmetro hidráulico da embalagem = 4
a1.08 1212
/s
Precisa de uma estimativa da difusividade do metanol na água em altas concentrações de metanol.
Número de Froude =
fora
ah
anúncio N
.
=
Tome a tensão superficial do metanol em 154
0,0000175
eu
=
86,8
C
30 10
/s. Use a Eq. (3-39) para corrigir isso para temperatura de 170
D para
números das equações (6-138), (6-139) e (6-140), respectivamente, com base no empacotamento
=
a
.
0 55
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Exercício 7.52 (continuação)
1/2 -
2
1/2
,
- 0,45
1/6
2
0,2
1/2
Ré
0,75
Nós
Padre ,
-
Nós
-
0,2
9
2
,
,Ré ,
,
-
- 0,75
1/6
2
0,45-
Padre
1/2
Análise: (c) no topo da coluna(continuação)
300
1
Número de Froude =
0,0375
(0,00591)(0,0407)(48)
D para
49,1
=
=Número de Weber =
49,1
diâmetro hidráulico da embalagem = 4 4
=
das equações (6-138), (6-139) e (6-140), respectivamente, com base no sistema hidráulico de empacotamento
em=
Da Eq. (6-132), para Montz, usando unidades SI,
[ ] 1,5 (300)(0,0124)
em
R
a
0,0124m
HL =
anúncio N
1
0,0000615
0,00421
N
N
300
C
=
a 1
eu
=
a
1
1.165 12
0,00421
0,47
Deus
= =
=
Número de Reynolds =
diâmetro de (6-137).
=
0,0000615
( 0,00898 (48)(0,407)
[(0,35)(0,000672)]
= 0,0407 pés
0,174
N
ah
= 0,47
HL =
=
e
1
De (6-136),
0,0253
4(0,0241)(0,930) 
(3,0 10 )(300)(0,00180)
a
=
0,0253
= 0,117m
=
=
ae
N
32,2(0,0407)
Rfora
a
×
=
1
( 1,5
p
N
0,930
12
0,001804 horas
a
0,00898
=a
fora
eu
=
1.485
= 0,054m
Para calcular (aPh / a), precisamos, para a fase líquida, dos números de Reynolds, Weber e Froude
H
eu
eu
eu
eu eu eu
)
() )(
) )( ( ( )
( )
) h
h
eu LL
eu
h
Ph.
h
d
eu
h
Lh L
Ph.
h
Ph.
h
Ph.
eu
LL h
eu
eu
h
( )
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cP e ÿV
3
(NSc)V
(NRe)V
é
CV 
m/s uV ,
-2
-
-
-
-
-
+
= 0,947 0,0162
N
R
R
4a _
(0,28 10 )(71,2)
4
onde das Eqs. (6-134) e (6-135), N
(1)
)
Portanto, mV/ L = (0,42)(1.495)/(727) = 0,864
=
NEM PAC Montz
(1/18) (1/32)
(1/ ) (1/
Para Montz,
0,34 (0,864)(0,117) = 0,44m
0,322
0,36
N
0,322 
3,96 
0,36 
4.560
13.1
mV
DD
0,36
=
=
2
+
86,8
e
- 4(0,947)
850
D-a
a
em
Use as seguintes propriedades e parâmetros adicionais, juntamente com µ
H
0,00143
MILÍMETROS
2
Da Eq. (7.51), para NOR PAC, H HOG G
0,422
31.2
C
fazer
,
eu
=
+
eu
+
T
=
(3,96)(86,8)
Da Eq. (6-133), para NOR PAC, utilizando unidades SI,
=
0,34m( ) 4.560
D
= 1,5 pés
P
×
H
= 0,0688 lb/pé
No topo da coluna, taxa de vapor = V = 1.495 lbmol/h e taxa de líquido = L = 727 lbmol/h.
N1h = ÿ ÿ
=
= 1,1x10
0,00143(350)
0,28cm/s
1
2,56
e
+
eu
= +
=
(
(
) )(
)
0,947 0,0241=
0,422
850- (2,56)(300)0,36
300 ×(0,28 10 )(78)
0,16m4(0,930) =
1
= 13,1 para água, e = 15,9 + 4(2,31) + 6,11 = 31,2 para metanol
B
1/3
EM
A
A
Ré
1/2
1/3
EM
3/41/2
1/3
1/2
EM
1/3
eu
EM
EM
1/2
EM
Sc
VV
1/3
1/2
3/4
4
1,75
4
eu
Ré
2
1/3
V Ph.
1,75
B
3/4
1/2
4
2
G Sc
4
AB
2
VV
EM
1/2
1/2
1/3
HG
EM EM
)( ( )
( ( ( )) )
- -
-
)( ( )
Exercício 7.52 (continuação)
Análise: (c) no topo da coluna (continuação)
EM EM
EM EM
) )( (
Agora estime o valor de HG a partir da Eq. (6-133). Estime a difusividade do gás a partir da Eq. (3-36),
onde da Tabela 3.1, os 
pesos moleculares são 32 para metanol e 18 para água.
Machine Translated by Google
--
+
1120
×
Para calcular (aPh / a), precisamos para a fase líquida, os valores de Reynolds, Weber e Froude
H
= 0,143 pés
Estime HL a partir da Eq. (6-123), utilizando as seguintes propriedades e parâmetros:
a
a
1
cm
150 10
F ou 370 K e viscosidade. Para água,
4
N
1
uL, pés/s
370
0,16 (0,864)(0,054) = 0,21m
0,0269 0,0341
=
R
86,8
.
a1.08 12
/s. Use a Eq. (3-39) para corrigir isso para temperatura para 207
, /m
=
/m
.
0,0436m
=
sou
91,7 162
,
fora
ah
eu
a
a
Da Eq. (6-132), para NOR PACK, usando unidades SI (em vez de American Engineering),
=
/m
Perto de uma fração molar, xB
números das equações (6-138), (6-139) e (6-140), respectivamente, com base no empacotamento
=
0 90
= 0,68 pés
0,947 0,930e
(0,0228)(0,143)(62,4)
eu
4(0,0269)(0,947) 
(6,4 10 )(86,8)(0,0228)
.
H
86,8
12C D para
cm=×
/m
0,0228 0,0150
Para Montz,
=
0,456
4 horas
Precisa de uma estimativa da difusividade do metanol na água em baixas concentrações de metanol.
eu
em
==
=
diâmetro hidráulico de (6-137).
.
a
/s
ah, eu
,
1,080 1,165
mV
=
1
6 4 10
eu
de 0,005, m = 2,5
= +
[(0,27)(0,000672)]
e
Número de Reynolds =
0,947
1 e
0 26
86,8 300
H
diâmetro hidráulico da embalagem = 4
0,0228
298
viscosidade a 25 oC (298 K) = 0,90 cP e a 370 K, viscosidade = 0,26 cP. Portanto,
No Exemplo 3.7, a difusividade do metanol em água em diluição infinita a 25 oC é 1,5 x 10
DMeOH = ×
eu
eu
-
55
Análise: (c) no topo da coluna (continuação)
Na parte inferior da coluna:
NEM PAC Montz
3
hL
3
3
2
-5
3
2
o 
2
2
3
3
CL
Exercício 7.52 (continuação)
eu
,
9
PORCO G
eu
eu
1/6
d
eu
1/6
Lh L
h
LL
1/2
Ph.
1/2
eueu
Ré
Ph.
Ph.
Machine Translated by Google
eu
eu
eu eu
eu
eu
em
=
a
fora
1
=
1,5
a
0,035
0,930
e
1120
R
N
0,0228
Para calcular (aPh / a), precisamos, para a fase líquida, dos números de Reynolds, Weber e Froude
=
300
0,92
[ ] 1,5 (86,8)(0,0436)
=
Tome a tensão superficial da água em 207
×
H
1
= 0,0407 pés
=
Número de Froude =
fora
(0,0150)(0,0407)(62,4)
ah
0,132
=
diâmetro hidráulico da embalagem = 4 4
eu
0,035
das equações (6-138), (6-139) e (6-140), respectivamente, com base no sistema hidráulico de empacotamento
12
=
N
Número de Weber =
1.165 12
1
=
anúncio N
0,000113
= 0,132 lbm/s
a
=
N
C D para
300
0,0124m
=
=
a
a
Da Eq. (6-132), para Montz, usando unidades SI,
0,000113
=
F como ÿ = 60 dinas/cm = 0,00411 lbf/pé ou 0,00411(32,2)
diâmetro de (6-137).
=
4 horas
De (6-136),
R
eu
[(0,27)(0,000672)]
0,456 HL =
4(0,0341)(0,930) 
(6,4 10 )(300)(0,0150)
N
= 0,92
=
e
1
210
= =
N
0,0228 (62,4)(0,143)
0,0595
em
a
Número de Reynolds =
0,0150
= 0,50m
Deus
=
a1
a
32,2(0,143)
p
( )
( ) (
(
(
)
(
)
)
)
( )
Análise: (c) na parte inferior da coluna (continuação)
)(( )
Ph.
Padre
0,2
Ph.
,
1/6 1/2
eu
9
2
Ré
,
1/2
, Padre
,
eu
0,45
h
0,45
,
eu
h
NósRé
0,2
h
1/2
1/6 1/2
eu
2
h
h
,
2
eu
eu
h
LL
2
d
LL h
0,75
Lh L
h
0,75
h
Ph.Ph.
Nós
Exercício 7.52 (continuação)
-
-
-
--
-
-
2
o 
Machine Translated by Google
( )
)
(
(
)
= 13,1 para água, e = 15,9 + 4(2,31) + 6,11 = 31,2 para metanol
2
1/3
AB
h
1/3
h
EM
1/2
h
VV
A
EM
h
2
,
1/3
h
1,75
1/2
0,75
EM
EM
,
2
Padre
VV
Ré Padre
2
2
Sc
0,2
1/2
,
h
B
Ph.
Nós
Ré
0,45
2
0,75
1/2
1/3
A
2
EM
,
Nós
h
LL h
1,75
B
eu
0,45
0,2
,
EM EM
) (( )
eu eu
eu
EM
eu
eu
EM
- --
- --
( ) (( ) )
)( )(
Exercício 7.52 (continuação)
NEM PAC Montz
Análise: (c) na parte inferior da coluna (continuação)
( (( ) ) )
(NRe)V
(NSc)V
3
-2
=
Número de Weber =
eu
e os pesos moleculares são 32 para metanol e 18 para água.
0,00143(370)
1,25
N
a
em
onde das Eqs. (6-134) e (6-135), N =
1
,
a
0,000172
0,322 0,422
=
N
R
(1/
+
N
0,0150 (62,4)(0,407)
CV 
m/s uV ,
DD
0,000172
=
32,2(0,0407)
N
0,31cm/s
2
cP e ÿV
N
a
= =
=
+
D
HL =
6,10 3,96
=
= 1,25
+
=
2
Agora estime o valor de HG a partir da Eq. (6-133). Estime a difusividade do gás a partir da Eq. (3-36),
eu
)
0,65 0,65
= 0,0370 lb/pé
0,00143
210
p
MILÍMETROS
0,0595
Deus
1,5
em
13.1
=
=
0,0150
0,0433
(1)
=
onde da Tabela 3.1,
P
R
= 0,048m
[ ] 1,5 (300)(0,0124)
R
De (6-136),
3.470 652
0,132
e
Use as seguintes propriedades e parâmetros adicionais, juntamente com µV = 1,2 x 10
+) (1/
anúncio N
Da Eq. (6-133), para NOR PAC,
fora
(1/18) (1/32)
T
0,0433
31.2
=
Número de Froude =
=
Machine Translated by Google
(
(
)
)
N1h = ÿ ÿ
)
= 0,45 pés
aa
mV
Altura compactada para NOR PAC = (1,5)(4,2)= 6,3 pés
+
0 06
-y é quase constante em um valor médio de aproximadamente 0,065. Portanto,
você
=H = +
+
=
1
0,65
+
4a _
diferença, sim
H
Portanto, mV/ L = (2,50)(1.368)/(2.570) = 1,33
(0,34 10 )(44,2)86,8
4
059 0 40
= 0,17, para 0,19 em y = 0,40, para 0,09 em y = 0,59, para 0,03 em y = 0,68 Usando o método trapezoidal para
*
0,69 (1,33)(0,50) 1,36m
-
+
.
-
0,322
.=
(. 0 40 017
Altura compactada para Montz = (0,68) (4,2) = 2,9 pés
.
N
-
-
=
=
(d) A altura compactada é dada pela Eq. (6-127), lT = HOGNOG
= 4,4 pés
resolver a integral,
(. 0 68 059
0,69m
0175
-
Para Montz,
×
e
014
4(0,947)
- .
.
=
.
D-a
aa
(NOG)RS = ÿy/ ( y
mV
eu
4 6
( ) 0,947 0,0269
Para Montz,
fazer
).
Calcule NOG para cada seção, usando a Tabela 6.7 para difusão EM, N
+
C
Para a seção de extração, após contabilizar o refervedor parcial, os limites em y do
ÿ
H
Aplique esta equação à seção de retificação e à seção de decapagem, usando os diagramas de 
McCabe-Thiele desenvolvidos no Exercício 7.41.
. )
eu
=
( ) 3.470
(6,10)(86,8)
.
Da Eq. (6-133), para NOR PAC, utilizando unidades SI,
-y varia de 0,12 em y = 0,05 a 0,23 em y
Da Eq. (7.51), para NOR PAC, H
-
=
0 21
(. 017 0 05
-y) = (0,915-0,64)/0,065 = 4,2. Portanto,
0,073 (1,33)(0,048) 0,14m
e
Para a seção retificadora, os limites de y da alimentação ao destilado são de 0,64 a 0,915. O
N
Na parte inferior da coluna, taxa de vapor = V = 1.368 lbmol/h e taxa de líquido = L = 2.570 lbmol/h.
H
.
inferior ao feed são 0,05 a 0,68. A diferença, sim
H
=
=
( ) 652 0,073m
0,422
-
300 (0,34 10 )(207)×
= 4(0,930) 0,65( ) 0,947 0,0341 =
(3,96)(300)1
EM EM
-
-
-
-
-
-
-
-
E RS
E *
Análise: (c) na parte inferior da coluna (continuação)
*
*
*
) )( (
Exercício 7.52 (continuação)
( )
eu
4
G
1/2
Ré
eu
4
1/3
EM
1/2
3/4
HG
eu
E
ScG
1/2
1/3
4
1/2
PORCO G = +
V Ph.
3/4
EM
1/2
4
1/2
3/4
1/3
Machine Translated by Google
eu
33
A queda de pressão por unidade de altura do leito empacotado é dada pela Eq. (6-115),
e
m ou 0,00459 pés para Montz=
1 0 930
eu
eu
6
.Da Eq. (6-112), D
0,295
300
NEM PAC Montz
13300
No entanto, estas alturas são aproximadas porque são baseadas em valores de HOG que são
.
-
1
Altura compactada para Montz = (0,45) (4,6) = 2,1 pés
=
=
0 00366
,
e 2
1 0 947
(2)
(1)
a
Para NOR PAC
.
=
0,930
No
experiência
Da Eq. (6-111),
e
6
R
A altura total compactada para ambas as seções é:
N
ÿ
diâmetro da coluna = DT = 4,3 pés
=
m ou 0,012 pés para NOR PAC
pés
assumido constante ao longo das seções compactadas, o que não é o caso porque m varia.
-
.
6
D
=
/m
Da Eq. (6-110),
6,3 + 20,2 = 26,5 pés para NOR PAC
a
1
g K
PP ÿ ÿ ÿ ÿ h
Portanto, KW = 1/1,035 = 0,966
-
300
14 
86,8 
0,947 
0,651 
0,350
1
868
/m
P
Altura compactada para NOR PAC = (4,4)(4,6) = 20,2 pés
,
.
0,482
3/2 
aeu
(e) Calcule as quedas de pressão para as seções recheadas a partir da correlação de Billet e Schultes.
0 0014
-
e
6
sou
= Ps
2,9 + 2,1 = 5,0 pés para Montz
=
,
/pé
Os parâmetros de embalagem exigidos são os seguintes da Tabela 6.8 e acima:
Esta equação será usada para cada empacotamento em cada seção.
eu
D
1035
2
1
. .
1 = +
4 3
D =
-
2
K
0 0121 .
e-1
1
1 0 947
= +
33
1
.
P
P
P
EM T
( )
Análise: (d) (continuação)
e
Seção retificadora da coluna:
3
o 
o 
T
VV
o 
T
1/2
c W
3/2
T
eu
Padre
2
Exercício 7.52 (continuação)
3
CP
2
3
2
3
CH
FP
3
Machine Translated by Google
Exercício 7.52 (continuação)
EM
2
3
o 
T
P
0 08.
T
Análise: (e) (continuação)
.
Para Montz, diâmetro da coluna = DT = 5,3 pés
/m
Viscosidade do gás = 0,011 cP e densidade do gás = 0,0688 lb/ft
Velocidade superficial do gás a 70% da inundação vinda de cima = 8,4 pés/s para Montz
64
+
Para Montz,
+.
Da Eq. (2), para NOR PAC,
Da Eq. (6-113), para NOR PAC,
NN
Para Montz,
+
26.500 26.500
18
2 35 lbf/pé
Da Eq. (6-111),
Da Eq. (6-114), para NOR PAC,
e número de Froude líquido = 6,63x10
64 =
ÿo = 0 295 .
1,8=
64
Para Montz,
Velocidade superficial do gás a 70% da inundação vinda de cima = 13 pés/s para NOR PAC.
1,8
0,280
0 272=
,
ou 0,0113 psi/pé
.
,
lbf/pé
ou 0,0163 psi/pé
Portanto, KW = 1/1,008 = 0,992
0,350
5 090 5 090
Da Eq. (1), para NOR PAC, com hL = 0,0162 m
psi/ft
( )(
VVo 
EM
c W
o 
T
T
ÿ = oCp
VVP
EM
( )
3
3
33 -5
3
( )
Ré
Ré
0,08 0,08
Ré
3
5
3/2
Ré
1,5
2
1/2
-
e
= +
(2 32 2
2 para R =
1 0,930 (0,011)(0,000672)
R
1 0 930
P
P
6,63 10 ×
=
==
.
3
(. 8 4 0 0688
.
) 1 ÿ e m
.1
0,947
eu 2g K
-3
. )
=
0,0126
(8,4)(0,00459)(0,0688)
(0,966) 26.500
=
53
=
eu
86,8(0,3048) 13(0,0688) 0,280
0,947
-
K
.
1
experiência
N =
-
2
(. 300 0 3048
D
.
eu
11
0,947 0,0162 13300
=
2
)
.
(0,992) 5.090
.
você D
K
1
0 930
2(32,2)
ÿ
N
-
1
0 992
)
= Ps
=
1 0,947 (0,011)(0,000672)
0,0113
.
0,966
ÿP
.
0 00459
D
1
=
1
= 0 272
1,63
ÿ
86,8
1008= +
(13)(0,012)(0,0688)
3e _
-
1
EM
EMEM
EM
Machine Translated by Google
Exercício 7.52 (continuação)
=
P
(20)(0,012)(0,0370)=
1
1
-
== +
1044
2
1
0,930
.
2
9,91 10 ×
R
e
= +
(0,957) 19.900
.
=1
1
eu
3 1 0 930
-
=
1 0,930 (0,012)(0,000672)
- 3
2
.
13300
=
.D
1
0,0161
= +
=
K
K
2
.
1 ÿ e m
. 4 2
1
experiência
-
= +
3 4
N =
N
0 00459
0 012
-
0,930 0,0241
(13)(0,00459)(0,0370)
D
.
.
1
K 3
=
10101
D
-
300
ÿ
-
você D
1
e 3
(0,990) 3.870
D
1
1 1 0 947
1 0,947 (0,012)(0,000672)
0,0163
Análise: (e) Seção retificadora (continuação)
Seção de remoção da coluna:
Portanto, KW = 1/1,044 = 0,957
NN
Para Montz,
18
=
,3 870
.
,
Da Eq. (6-111),
e número de Froude líquido = 9,91x10
diâmetro da coluna = DT = 3,4 pés
ÿo = 0 295.
641,8
/m
0,287
Para Montz, diâmetro da coluna = DT = 4,2 pés
=
Portanto, KW = 1/1,010 = 0,990
Velocidade superficial do gás a 70% da inundação vinda de cima = 13 pés/s para Montz
0 279
Velocidade superficial do gás a 70% da inundação vinda de cima = 20 pés/s para NOR PAC.
+
64
,
Da Eq. (6-102),
Da Eq. (6-114), para NOR PAC,
ÿ =
3 870
.
1,8 =
Da Eq. (1), para Montz, com hL = 0,0241 m
Para NOR PAC
psi/ft
+ 19.900 19.900
Para Montz,
+
Viscosidade do gás = 0,012 cP e densidade do gás = 0,0370 lb/ft
64
Da Eq. (6-113), para NOR PAC,
0,350
.
)( -
( ( ))
( )
3 -53
3
EM
EM
EMEM
T
VVP
EM
o CP
EM
0,08
1,5
Ré
0,08
Ré
3/2
5
1/2
Ré Ré
T
.
EM
0 08
T
P
EM
P
Machine Translated by Google
Exercício 7.52 (continuação)
VV
o 
T c W
T
T
o 
Análise: (e) Seção de decapagem (continuação)
NEM PAC Montz
Seção retificadora
Da Eq. (2), para NOR PAC,
4,3 
3,4Seção de decapagem
para o reservatório na parte inferior seria de 42,5 pés ou, digamos, 43 pés.
0,093
ou 0,0149 psi/pé
e número de Froude líquido = 4,28x10
ou 0,0216 psi/pé
/m
Da Eq. (1), para Montz, com hL = 0,0341 m
psi/ft
A partir destes resultados, o diâmetro da coluna para NOR PAC seria de 4,5 pés sem estampagem.
2.9
Da Eq. (1), para NOR PAC, com hL = 0,0269 m
Total
4.2
psi/ft
Seção de decapagem
Altura compactada, pés
Da mesma forma, a alturada coluna para Montz seria de 21 pés.
Para Montz,
Seção retificadora
A altura da coluna para NOR PAC, permitindo 4 pés para desengate, 2 pés para entrada de alimentação e 10 pés
lbf/pé
e número de Froude líquido = 6,39x10
Diâmetro da coluna, pés:
O diâmetro da coluna para Montz seria de 5,5 pés sem estampagem.
2.1
5,0
311 lbf/pé
/m
Resumo dos Resultados:
Queda de pressão, psi
5.3
6,3 
20,2 
26,5 
0,38
3
3
3
-4
3
3
-4
3
o 
T
3
2
( )
3/2
2 para
2
3/2
4
1/2
3/2
3
1,5
4
3e _
1/2
( )
P
= 0,0216
0,0149
.
-0,930 0,0341
(2 32 2
R
= 0 279 
0 930
2g K
0 990
ÿ
=
=
13300
0,0150
. )
ÿP
86,8(0,3048) 20(0,0370) 0,287 
0,947 
2(32,2)
=
.
eu
experiência
.
(. 8 4 0 0370
6,39 10 ×
0,947
P
=
eu
ÿ
experiência
eu
1
300
.
(. 300 0 3048
1
0,0218
133000,947 0,0269
=
1
= Ps
P
-
)
2.15
ÿ
.
300
=
0,930
4,28 10 ×
eu
)
0,957
-
-
Machine Translated by Google
Análise: Resumo (continuação)
Coluna de placa NOR PAC Montz
A coluna de empacotamento aleatório de anéis PAC é mais alta e tem significativamente mais queda de pressão do que a
Altura da coluna, pés
coluna com gaxeta Montz. A queda de pressão não é crítica. Por causa do custo muito mais alto
Queda de pressão, psi
6,0 
36 
0,8
As colunas empacotadas têm diâmetro menor, a coluna NOR PAC é significativamente menor. O
Diâmetro da coluna, pés
A coluna de empacotamento da estrutura Montz é mais curta em altura e tem muito menos queda de pressão. O NEM
21
O acima pode ser comparado com a coluna de placas existente do Exercício 7.41:
0,093
para o empacotamento Montz e o diâmetro muito menor para a coluna NOR PAC, é provável que
4,5 
43 
0,38
a economia favoreceria a coluna NOR PAC.
5.5
Exercício 7.52 (continuação)
Machine Translated by Google
R
euR
você e você
R
1
F
g
aff
=
437(79,4) 0,171
pr
.
8
Utilize as Figs. 6.36a, b e c para calcular a velocidade de inundação, seguindo o Exemplo 6.13.
7,84(3,14)(0,171
0171
=
= 017
Antes de calcular a retenção de líquido, precisamos calcular o diâmetro da coluna.
A abscissa na Fig. 6.36a =
(d) Altura compactada.
=
712(78,8) 50,6
4
16
em 
0 )
123 08
=R
No topo da coluna, L = RD =1,59(275) = 437 lbmol/h, e V = L + D = 437 + 275 = 712
.
Na Tabela 6.8, FP = 16 para anéis Hiflow de 50 mm.
Da lei dos gases ideais, ÿV = PMV/ RT = (1)(78,8)/[0,730(180 + 460)] = 0,171 lb/ft
EM
=
62 4
X
= pés.
Para fração de inundação = f = 0,7, uV = uo f = 11,2(0,7) = 7,84 pés/s.
R
F e P = 14,7 psia = 1 atm.
Para o líquido, que é principalmente benzeno, use ÿL = 50,6 lb/ft
=
pr
4
(.)
(e) Queda de pressão.
=D
A partir de um rearranjo da ordenada da Fig. 6.36a,
(pés/s)
Na Figura 6.36a, Y na inundação = 0,17; da Figura 6.36b, para ÿágua/ ÿL = 62,4/50,6 = 1,23,
(b) Diâmetro da coluna.
M
lbmol/h. Na parte inferior da coluna, para transbordamento molar constante e 61,1% em mol de vapor de alimentação,
=
Da Eq. (6-103), o diâmetro da coluna é,
127
3.
.
e você = 11,2 pés/s
VM
e µL = 0,31 cP.
4(712/3600)(78,8)
0,0376
onde T = 180
1
LM
Vantagens da coluna empacotada em relação à coluna em bandejas.
f
.
f{ÿL } = 1,5; e da Figura 6.36c, para µL = 0,31 cP, f{µL } = 0,8.
(c) PORCO.
VM
.
em
32 2
V = 712 ÿ 0,611(450) = 437 lbmol/h, e L =V + B = 437 +175 = 612 lbmol/h
{ } { }
eu
EM
eu
eu
G G
EM
eu
GG
T
G
o 
EM
P
Assunto: Destilação de uma mistura de benzeno e tolueno em coluna compactada.
Dado: Condições no Exemplo 7.1, mas usando anéis Hiflow de 50 mm a 70% de inundação.
Encontre: (a) Retenção de líquido.
Análise:
Premissas: Estouro molar constante. O refervedor parcial é um estágio de equilíbrio.
(b) Diâmetro da coluna com base nas condições no topo da coluna,
2
1/2
1/2 1/2 1/2
1/2
H2O (L)
Exercício 7.53
o 
3
2
3
Machine Translated by Google
Exercício 7.53 (continuação)
VV
EM
T
EM
eu
eu eu
EM
EM
P
eu
EM
eu
o 
EM
Holdup de líquido com base nas condições no topo da coluna.
Diâmetro da coluna com base nas condições na parte inferior da coluna,
Análise: (b) (continuação)
F e P = 14,7 psia = 1 atm.
0 0168 50 6
/4] =0,0168 pés/s
M
(a) Para estimativas de retenção de líquido, suponha que a coluna opere na região de pré-carregamento.
=
/pé
pr
3.
Da Eq. (6-103), o diâmetro da coluna é,
.
.
Na Tabela 6.8, FP = 16 para anéis Hiflow de 50 mm.
Da Eq. (6-99),
e µL = 0,25 cP.
eu
0181
(pés/s)
onde T = 227
0,085
.
= 28,1 pés
=
4
=
6
32 2
em 
0
.
437(91,5) 48,7
=
em
ÿ = 0,977 e Ch = 0,876
Da Eq. (6-98), N
=
VM
.
A partir de um rearranjo da ordenada da Fig. 6.36a,
LM
R
Portanto, o holdup é independente da taxa de gás. Siga o Exemplo 6.12. Embalagem pertinente
4(437/3600)(90,6)
)
e você = 8,43 pés/s
(. 150 0 78
Utilize as Figs. 6.36a, b e c para calcular a velocidade de inundação, seguindo o Exemplo 6.13.
=A abscissa na Fig. 6.36a =
= 012
=
,
0 31 0 000672 281
= pés.
Como NRe > 5, use a Eq. (6-101),
612(90,6) 0,181
a
Pela equação de continuidade, a velocidade superficial do líquido é,
4
VM
)
=
Da lei dos gases ideais, ÿV = PMV/ RT = (1)(90,6)/[0,730(227 + 460)] = 0,181 lb/ft
145
f
Na Figura 6.36a, Y na inundação = 0,12; da Figura 6.36b, para ÿágua/ ÿL = 62,4/48,7 = 1,28,
. ( . )( =085 0 876 145 )
( . )( . )
as características da Tabela 6.8 são a = 92,3 m
5,9(3,14)(0,181
em
EM
16
1
X
D
Para fração de inundação = f = 0,7, uV = uo f = 8,43(0,7) = 5,9 pés/s.
62 4
R
R
.
112
uL = LML / ÿLS = (437/3600)(79,9)/ [50,6(3,14)(3,8)
.
Use as equações. (6-97) a (6-101), que requer o cálculo dos números líquidos de Reynolds e Froude.
)pr
=
=
Para o líquido, que é principalmente benzeno, use ÿL = 48,7 lb/ft
.
=
/m
71
.
f{ÿL } = 1,5; e da Figura 6.36c, para µL = 0,25 cP, f{µL } = 0,78.
(. 2 46 10 ×
=
N
R
g
=×
R
g
você e você
aff
0,0168 28,1
2,46 10
fazer
R euF
32.2
= =
1
eu
-
2
3
o 
2
2
23
3
3
eu
ChN N L L
)(
{ } { }
/ = 0 85.
2
1/2
1/2 1/2
2
2
1/2
H2O (L)
4
1/2
Padre
-0 25 .4 0 1.
eu
Ré
.0 25 0 1
LL
ah , um
Ré
Padre
.
Machine Translated by Google
×
N
N
a
a
N
g
N
32.2
=
12 =
= 12
0,0299 28,1
h
= =
a
a
N
fazer
7,80 10
h
/ = 0 85.
2 3
eu
8
B
0 25.
B
G
0,5
Padre h
Ré
.
0 25 0 1
/
0,5 .
8 5
eu
.
eu
0,92 0,92
.
Ré
0,23
. 4 0 1
/
0 42
AB
LL
Ré Padre
1 29
1 3
1 29 0 5.
A
0,23
ChN N L L
.
E
B- -
-
-
4
h
Ré
2/3
2/3
eu
1/3
Padre
1/3
1/3
2
4
2
4
Padre
2/3
eu
eu
eu
eu
-
-
-
3
3
B
2
o 
3
2
3
3
3
eu
eu
( )
( )
Exercício 7.53 (continuação)
você
/ 355 2053 2455
No topo da coluna:
você
.
Análise: (a) topo da coluna (continuação)
Retenção de líquido com base nas condições na parte inferior da coluna.
.P/P (
eu
)(
1.12
T
ao do tolueno (A) em diluição infinita em benzeno (B), conforme estimado a partir da Eq. (3-42), usando
(12)
308
/s
a
(
+
eu
,
=
Da Eq. (6-99),
Da Eq. (6-98), N
145
)
=
CL = 1,168, hL = 0,0294m
(. 7 80 10 ×
0 0299 48 7
( . )( . ) 0 25 0 000672 281
eu
=×
mV
=
=
Tabela 3.3 e Tabela 3.2. Nesta equação, T = 180
em
0 32 96
.
0,0412(c) Da Eq. (7,51), HH
=
/m
308
.155 10
1,52
.
0,0294
curva de equilíbrio em vez de um valor K porque a curva de equilíbrio é curva.
Pela equação de continuidade, a velocidade superficial do líquido é,
F = 356 K, B = 205,3, A = 245,5,
eu
/m
)DD
.
Precisamos de uma estimativa da difusividade do benzeno no tolueno em altas concentrações de benzeno.
=
)
Da Eq. (6-97), a retenção de líquido fracionária é,
/4] =0,0299 pés/s
/m
ÿ = 0,977 e uL = 0,00512 m/s.
HL , onde devemos usar a inclinação, m, do
.
=2,46 10 ×
µÿ = 0,32 cP, e
.
eu
uL = LML / ÿLS = (612/3600)(90,6)/ [50,6(3,14)(3,6)
4 28 10
Da Eq. (6-97), a retenção de líquido fracionária é,
=
152
= 6(14,8)+6(3,7) -15 = 96
=
=× cm
Como esses dois componentes formam uma solução quase ideal, suponha que essa difusividade seja igual
155 10 = ×
7,80 10 ×
Estime HL a partir da Eq. (6-132), utilizando as seguintes propriedades e parâmetros:
.
eu
. ( . )( =085 0 876 308 ) ah a
Como NRe > 5, use a Eq. (6-101),
R
=
.
(12)
Machine Translated by Google
Exercício 7.53 (continuação)
2
o 
Análise: (c) topo da coluna (continuação)
=
4 horas
0,0168
567
0,977
e
567
0,0428
=
=
4(0,0294)(0,977) 
(4,28 10 )(92,3)(0,00512)
1
=
[ ] 1,5 (92,3)(0,0423)
0,24m
(0,0168)(0,139)(50,6)
=
1,5
Considere a tensão superficial do benzeno em 180
Número de Froude =
=
=
eu
diâmetro hidráulico da embalagem = 4 4
1
Para calcular (aPh / a), precisamos, para a fase líquida, dos números de Reynolds, Weber e Froude
H
0,0428
= 0,154m
0,0464
0,0000631
0,00144(32,2) = 0,0464 lbm/s
0,0423m
×
0,00512
32,2(0,139)
fora
=
[(0,31)(0,000672)]
a
ah
anúncio N
a
0,0000631
1
N
=
=
1
N
Número de Weber =
= =
das equações (6-138), (6-139) e (6-140), respectivamente, com base no sistema hidráulico de empacotamento
=
Número de Reynolds =
fora
HL =
1,56
=
F como ÿ = 21 dinas/cm = 0,00144 lbf/pé ou
92,3
C
1
N
a
R 0,0168 (50,6)(0,139)
N
diâmetro de (6-137).
a
em
Da Eq. (6-132),
De (6-136),
N
a
a92,3
=
12
= 0,139 pés
Deus
= 1,56
em
p
R
a
=
0,24
=
a
e
D para 1.168 12
eu
eu
eu
eu
eu eu
(
(
(
( )
)
)
(
( )
)
)
0,2
h
1/2
9
eu
0,75
,
Padre
eu
,
Lh L
2
1/6
0,45
Ré
h
Ph.
Nós h
1/2
h
0,2
Padre
0,45
eu
2
0,75
h
,
eu
LL Ph.
,
2
,
h
1/2
,
LL h
eu
1/6
Ph.
d
Ph.
h
Nós
2
hRé
1/2
eu
( )
-
-
-
-
-
-
-
)(( )
Machine Translated by Google
.
A
/
A
0,5
1 3
.
0,23
G
2
0 5
A
B
1 3/ 1 3
AB
1 2
8
.
1 75
2
0,5 .
B
0,23
/
0,92
B
1 75
1 2
B
EM
2
0 42.
AB
1 29
5
eu
B
EM
.
8
0,92
/ 1 3
/
1 29
/
.
MILÍMETROS
)
1
R
+
=
T
=
e os pesos moleculares são 787 para o benzeno e 92 para o tolueno.
-
=
.
a
4
(0,0091)(0,000672)
.
155 10
+
Perto de uma fração molar, xB
0,408
.=
1
(
eu
2
=
0 00143
Na parte inferior, temperatura = 227
DD
=
0 052
Agora estime o valor de HG a partir da Eq. (6-133). Estime a difusividade do gás a partir da Eq. (3-36),
D-a
onde da Tabela 3.1,
0,639
e
0,052
.
0 25 118 2
=×
4(0,977)
(2,54) (12)
é o componente A e o tolueno é B. Da Eq. (3-42),
=
155 10 = ×
T
=
cm/s
(0 00143 355
4a _
+
eu
+
(
( )
,
D
6 64 10
=
92,3
=
H
)
0,23m
0,171 lb/pé
(2,39)(92,3)
Da Eq. (6-133), com CV = 0,408 da Tabela 6.8,
1 78 1 92
2
De (6-135)
×
N
N
×
.
, onde da Eq. (6-134), N
=
em
P
(0,052 10 )(144)
1h = ÿ ÿ
R
( / ) ( / )
.
F = 382 K e viscosidade do líquido = 0,25 cP. Desta vez, benzeno
90 96
N
0,639
.
DD
de 0,05, m = 2,1
=
(28,1)(0,0091)(0,000672)
( ) 0,977 0,0273
.
382 2455 2053
1 ( / 1
No topo da coluna, taxa de vapor = V = 712 lbmol/h e taxa de líquido = L = 437 lbmol/h.
Use as seguintes propriedades e parâmetros adicionais, juntamente com µV = 0,0091 cP e ÿV =
.
(0,171)
(7,84)(0,171)
1115
=
.
.
=
7.800
Precisa de uma estimativa da difusividade líquida do benzeno no tolueno em baixas concentrações de benzeno.
( ) 7.800
fazer
C
eu
)) ( /
)
Portanto, V/ L = (712)/(437) = 1,63
EM
EM
EM
EM
VV
2
1/2
eu
3/4
3/4 1/3
Ré
Ré
V Ph.
4
1/2
2
EM
G
4
EM
1/2
VV
1/3
EM
1/2
Sc
Sc
EM
EM EM
( )
( )
Análise: (c) no topo da coluna (continuação)
/
você
Na parte inferior da coluna:
P/P
- -
- -
-
= 7(15,9 + 2,31) + 2,31ÿ18,3 = 111,5 para tolueno= 6(15,9 + 2,31) ÿ18,3 = 90,96 para benzeno, e
Exercício 7.53 (continuação)
) ( )(
o 
3
- - -
Machine Translated by Google
eu
eu
eu
eu
eueu
Número de Froude =
0,0299 (48,7)(0,139)
Número de Reynolds =
1205
=N
= 0,139 pés
=
e
Para calcular (aPh / a), precisamos, para a fase líquida, dos números de Reynolds, Weber e Froude
[ ] 1,5 (92,3)(0,0423)
em
a
=
anúncio N
=
=
N
=
0,977
R
= 0,126m
0,152
0,0397
Deus
Tome a tensão superficial do tolueno em 227
das equações (6-138), (6-139) e (6-140), respectivamente, com base no sistema hidráulico de empacotamento
N
fora
1
N
0,000200
0,000200
eu
=
De (6-136),
p
2.07
(0,0299)(0,139)(48,7)
HL =
0,00123(32,2) = 0,0397 lbm/s
=
diâmetro hidráulico da embalagem = 4 4
N
32,2(0,139)
fora
1205=
= 2,07
Da Eq. (6-132), usando unidades SI
( 1,5
Número de Weber =
a
diâmetro de (6-137).
0,0423m
0,0299
=
a
R
F como ÿ = 18 dinas/cm = 0,00123 lbf/pé ou
[(0,25)(0,000672)]
0,26
0,152
= =
=
=
92,3
( )
)
)(
)
( )
) ( )
(
(
2
o 
Análise: (c) fundo da coluna (continuação)
=
1
1 a =
ah12
1 a
D para
em
92,3
4(0,0312)(0,977) 
(6,64 10 )(92,3)(0,00911)
= a
1.168 12
e
0,26m
a
0,00911
C
a
4
H
×
1
h
Exercício 7.53 (continuação)
() )( Nós
Ph.
0,2 -
,
h
eu
LL h
Ph.
1/2
h
Ph.
1/2
,
Nós
h
eu
-
1/6
h
,
Padre
-
Ré
d
2
0,75
1/6
eu
0,2
-
,
eu
,
eu
-
Ré
Lh L
,
2
LL
0,75
h
-
Padre
0,45
2
h
Ph.
-
1/2
h
2
9
0,45
1/2
eu
h
Machine Translated by Google
)( )(
eu
×
(0,0092)(0,000672)
(5,9)(0,181)
eu
eu
mV
4(0,977)=
=
onde da Eq. (6-134), N
EM
e
=
cada estágio, converta o valor de HOG em HETP com a Eq. (7.53) como na Tabela 7.7 para o Exemplo 7.9,
De (6-135),)
eu
Portanto, V/ L = (437)/(612) = 0,714
0,23 1,63(0,154) = + L
proporção do valor acima para o topo da coluna,
H
fazer
=
eu
4a _
mV
0,14 0,09
= +
0,059
(28,1)(0,0092)(0,000672)
Da Eq. (6-133),
a
(0,181)
eu
0,977 0,0412
6.150
HETP = PORCO lnÿ/(ÿ-1)
(d) A altura compactada é dada pela Eq. (6-127), lT = HOGNOG = HETP Nt
eu
N
Na parte inferior, assumindo que HG e HL são constantes,
H
C
(1,80)(92,3)
H
=
VD = 0,052(382/354)
,
0,14 0,714(0,126)
D
H
Portanto, os valores de HOG dependem da inclinação da linha de equilíbrio, que varia amplamente de
=
=
N
0,23 0,25
92,3
= 0,059cm
= +
(2,54) (12)
eu
0,54
1
Use as seguintes propriedades e parâmetros adicionais, juntamente com µV = 0,0092 cP e ÿV =
D-a
R
Da Eq. (7,51), HH
Aplique essas equações passo a passo, usando os estágios de equilíbrio da Figura 7.15. Para
eu
R
= +
eu
(0,059 10 )(191)
= +
-
H
0,14m
0,408
Agora estime o valor de HG a partir da Eq. (6-133). Estime a difusividade do gás a partir da Eq. (3-36), por
o topo da coluna para o fundo. No topo, assumindo que HG e HL são constantes,
=
=
0,54
0,179 lb/pé
4
N
= +
H
/s
Na parte inferior da coluna, taxa de vapor = V = 437 lbmol/h e taxade líquido = L = 612 lbmol/h.
H
( ) 6.150
em
+
1h = ÿ ÿ
HLE G
( (
(
) )
)
EM
EMEM
EM
Análise: (c) fundo da coluna (continuação)
Sc
1/2
2
-
eu
EM
1/2
3/4
VV
1/2
EM
eu
4
E
EM
EM
1/3
Sc
-
G
3/4
2
Ré
1/31/2 -
V Ph.
-
4
G
VV
Ré
G
-
E
Exercício 7.53 (continuação)
1,75 2
3
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eu
A altura total compactada = 2,31 + 1,67 = 3,98 m ou 13,1 pés.
Ps
Altura total =
0,80 0,43 0,38
Da Eq. (6-110),
0,90 0,22 0,27
PP ÿ ÿ ÿ ÿ h
,
2
2,31m
(e) Calcule as quedas de pressão para as seções recheadas a partir da correlação de Billet e Schultes.
(2)
eu
ÿ = 0,977 m
0,61 0,38 0,38
3/2 
a
1,70 0,29 0,27
Esta equação será usada em cada seção.
eu
g K
,
1,67m
1 
2 
3 
4 
5 6
7 
8 
9 
10 
11 
12 0,2 de
P
0,98 0,23 0,27
PF = 16 pés
A queda de pressão por unidade de altura do leito empacotado é dada pela Eq. (6-115),
e
/pé
Estágio m ÿ = mV/ L HOG , m HETP, m
1,90 0,31 0,27
1,15 0,24 0,27
13300
Os parâmetros de embalagem exigidos são os seguintes da Tabela 6.8 e acima:
,/m
0,67 0,40 0,38
1
13
2,20 0,34 0,2*0,27
0,47 0,35 0,39
e
uma = 92,3m
Altura total =
(1)
Observe que embora o HOG varie significativamente com o estágio em ambas as seções, o HETP não varia.
= R
N
Usando uma planilha, os seguintes resultados são obtidos:
experiência
1,40 0,27 0,27
Estágio m ÿ = mV/ L HOG , m HETP, m
Ch = 0,876 e Cp = 0,421
eu
0,64 
0,70 
0,82 
1,00 
1,21 
1,36 
1,57
0,72 0,41 0,38
= 0,05
0,53 0,36 0,39
/m
ÿ No
0,77 
0,86 
0,99 
1,09 
1,17 
1,30
=
T
2
3o 
c W
o oG
( )
Análise: (d) (continuação)
Seção de retificação:
Seção de decapagem:
o 
Padre
T
1/2
1,5
eu
T
Exercício 7.53 (continuação)
2 3 33 2 3
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) ( )(
Velocidade superficial do gás a 70% da inundação vinda de cima = 5,9 pés/s
ou 0,0113 psi/pé
a
Da Eq. (6-112), D
Velocidade superficial do gás a 70% da inundação vinda de cima = 7,84 pés/s
1,8
0,322ÿ =
-
e número de Froude líquido = 2,46 x 10
.
psi/ft
+
64
=
92 3
Portanto, KW = 1/1,037 = 0,964
Viscosidade do gás = 0,0092 cP e densidade do gás = 0,179 lb/ft
Da Eq. (6-113),
-
/m
1 0 977
0 00150
Diâmetro da coluna = DT = 3,6 pés
Portanto, KW = 1/1,039 = 0,962
0,421
Da Eq. (6-114),
=
1,8
1
NN
6
.
=
.
162 lbf/pé
.
.
=
45.000 45.000
Da Eq. (2),
Da Eq. (1), com hL = 0,0294 m
Da Eq. (6-111),
e
=
Da Eq. (6-102),
64
Viscosidade do gás = 0,0091 cP e densidade do gás = 0,171 lb/ft
+
6 m ou 0,0049 pés
Diâmetro da coluna = DT = 3,8 pés
EM
EM
EM
T
-
0,08
EM
VVP
4
3/2
Ré
Ré
0,08o CP
EM
3/2
Ré
1/2
1
N
(. 7 84 0171
.
R
.
=
= +
.
K
D
1039
.
1
D
=
e
×
K
-
. (. 92 3 0 3048
3
eu
13300
eu
0 0049
(7,84)(0,0049)(0,171)
=
3
. )
.
= +
=
)
-
.
3 D
.
K
2
36
=
2
experiência
0 977
D
1
-
.
1
0,977 0,0294
(0,964) 45.000
1 0 977
ÿ
3
92,3
1
.
1
0 977
)
1
1037
21
0 0049
38
1 ÿ e m
0,0137
1
e
1
.
0,0113
ÿP
você D
=
.
=
P
1
= +
2
1 -
=
.
= 0 322
1
.
0,977
1 0 977
-1 0,977 (0,0091)(0,000672)
(2 32 2
= +
2,46 10
-
Análise: (e) (continuação)
Seção retificadora da coluna:
Seção de remoção da coluna:
3
3
-4
3
3 3
Exercício 7.53 (continuação)
( )
3
T
P
EM
T
P
2
P
o 
EM
T
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EM
EM
EM
ou 0,0069 psi/pé
Da Eq. (6-104), =
/m
psi/ft
para o reservatório na parte inferior seria de 30 pés.
A partir destes resultados, o diâmetro da coluna seria de 4,0 pés sem estampagem. Pegue o embalado
Altura da coluna, pés
0,421
1,8
0,329
Da Eq. (6-105),
1,8
Da Eq. (2),
dando uma queda de pressão total de 18(0,08) = 1,44 psi. O diâmetro da coluna é estimado em 4,5 pés.
30
+
10. lbf/pé
Para a coluna de placas do Exemplo 7.1, com 12,2 estágios de equilíbrio, considere a eficiência da bandeja = 80%.
4,5 
44 
1,44
e número de Froude líquido = 7,80 x 10
A queda de pressão total é: (2,31/0,3048)(0,0069) + (1,67/0,3048)(0,0098) = 0,11 psi.
Queda de pressão, psi
Diâmetro da coluna, pés
35.000 35.000
+ =
Da Eq. (1), com hL = 0,0412 m
altura de 14 pés. A altura da coluna, permitindo 4 pés para desengate, 2 pés para entrada de alimentação e 10 pés
64
A coluna empacotada é muito competitiva com a coluna de placas.
O seguinte resume a comparação. com a coluna da placa do Exercício 7.1:
0,11
64
NN
Portanto, são necessárias 16 bandejas, com uma altura de coluna de 44 pés. Considere uma queda de pressão de 0,08 psi/bandeja,
4,0
-4
3
33
2
3
T
o 
Ré
3/2
4
3/2
0,08
ÿ = oCp
EM
Ré
0,08
Ré
1/2
T
EM
VVP
-
Coluna de placa embalada
coluna
Análise: (e) Seção de decapagem (continuação)
) ( )(
Exercício 7.53 (continuação)
( )
.
.
N
0 977
5 9 0179
experiência
7,80 10 ×
1
0,0098
0,977
=
. (. 92 3 0 3048
eu
R (5,9)(0,0049)(0,179)
(2 32 2
-
=
.
ÿ
0 962
ÿP
eu
13300
você D
(.)
1 ÿ e m
= 0 329
=
0,0069
.
=
P -
1 0,977 (0,0092)(0,000672)
=
) =
0,977 0,0412
92,3
(0,962) 35.000K
. )
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Exercício 7.54
o 
o 
o 
Encontre: (a) Composição do vapor no ponto de bolha para 30% molar de nC6.
Assunto: 
com diagrama de concentração de entalpia para 101 kPa.
Dado: Diagrama de concentração de entalpia na Fig.
Uma linha vertical é traçada para cima a partirnC6 em 100 
ponto G até atingir o ponto E, localizado na linha tracejada entre as curvas de líquido saturado e vapor saturado, em 
um ponto que está a 60% do caminho entre a curva de líquido saturado e a curva de vapor saturado. A entalpia da 
mistura bifásica no ponto E é 23.000 Btu/lbmol = HE. Portanto, a energia necessária = Q = HE - HG = 23.000 - 6.500 = 
16.500 Btu/lbmol.
(b) Energia para vaporizar 60% em mol de uma mistura inicialmente a 100 
(c) Vapor e composições líquidas resultantes da parte (b).
F com 20% molar de nC6 .
,
F, mostrado no ponto G, é 6.500 Btu/lbmol = HG .
Esta é uma verificação razoavelmente boa.
,
F. Uma linha de equilíbrio é traçada a partir do ponto B
Determinação de composições e requisitos energéticos para uma mistura de nC6 e nC8
(b) Na Figura 7.37, reproduzida abaixo, a entalpia da mistura inicial de 20% em mol
para uma base de 100
(c) A partir da reprodução da Figura 7.37 abaixo, a fase líquida em equilíbrio enquanto a 
composição do vapor em equilíbrio está em
Análise: (a) Na Figura 7.37 abaixo, o ponto de bolha para 30% molar de nC6 em nC8 é mostrado como ponto B, que 
corresponde a uma temperatura de 211°C até o ponto 
M na interseção com a linha de vapor saturado. A composição do vapor no ponto M é 69% molar de nC6 e 31% molar 
de nC8.
a composição está no ponto D, que é 7,5% molar de nC6, 
ponto F, que é 28,5% molar de nC6 . Verificando isso pelo balanço de material em nC6 lbmoles 
de mistura:
0,20(100) = 20 lbmoles 
0,075(40) + 0,285(60) = 20,1 lbmoles
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.E x e r c i s e 7 5 4 (continuação)
Uma análise: (continuação)
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Exercício 7.55
o 
o 
o 
o 
o 
o 
nC8.
Assunto: 
com diagrama de concentração de entalpia para 101 kPa.
nC8 
114,14
Análise: (a)Na Fig. 7.37, reproduzida na próxima página, são mostradas as duas alimentações antes da mistura
Dado: Diagrama de concentração de entalpia na Fig.
Componente nC6 MW 
86.11
Total
8,74
232 
2,69
Determinação de composições e requisitos energéticos para uma mistura de nC6 e nC8
fração 
molar lbmol 0,5885 0,4115
12.26
12,5
o líquido em equilíbrio está localizado no ponto L. O vapor em equilíbrio tem uma fração molar de 0,75 para
Embora não seja solicitado, os moles de vapor e líquido em equilíbrio podem ser determinados pelo material
(2)
lb 
lbmol 
Alimentação F2 :
da parte (b) é ainda resfriado a 180
8,98
na Fig.7.37 na próxima página. Por coincidência, a linha de mistura que liga as duas alimentações também é uma
A% molar vaporizada = 12,69/21,24 x 100% = 59,7%. Isto é consistente com o valor
(b) Energia e composições de fases resultantes quando uma mistura de 60% molar de nC6 a 260
950
F é
Com base nas frações molares da alimentação combinada, ponto M, o ponto de mistura adiabática está localizado
12,5 = 0,75 V + 0,35 L 
Resolvendo as Eqs. (1) e (2), V = 12,68 lbmol e L = 8,56 lbmol
contém o seguinte, onde é necessário converter a massa em moles.
Encontre: (a) Temperatura e composições de líquido e vapor, onde F1 = 950 lb/h de 30% em mol
F.
845 
9,81
21.24
saldos. Pelo balanço material total,
(1)
nC6 e 0,25 para nC8. O líquido em equilíbrio tem uma fração molar de 0,35 para nC6 e 0,65 para
F. O vapor de equilíbrio está localizado no ponto V, enquanto o
F.
1.125lb 
lbmol 
Total de alimentos:
280 
2,45
Alimentação F1 :
linha de amarração para uma temperatura de 204
obtido pela regra inversa do braço de alavanca no diagrama da próxima página.
(c) Composições e quantidades relativas das duas fases quando o vapor de equilíbrio
F.resfriado e parcialmente condensado a 200
nC6 a 180
718 
6,29
100
F1 + F2 = 21,24 = V + L Pelo 
balanço de material em n-hexano,
F é misturado adiabaticamente com F2 = 1.125 lb/h de 80% molar de nC6 a 240
em F1 e F2. Quando essas duas alimentações são misturadas adiabaticamente, a mistura bifásica resultante
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.5 5 (continuação)E x e r c i s e 7 
Uma análise: (a) (continuação)
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Exercício 7.55 (continuação)
180
As quantidades de vapor e líquido podem ser obtidas por 
balanços materiais ou pela regra inversa do braço de alavanca usando o gráfico abaixo. Por este último, a 
percentagem molar de vapor = 53%.
F para apontar M na região bifásica. Esta mistura se divide em vapor de equilíbrio, V, e líquido de 
equilíbrio, L. A composição de V é 92% molar nC6. A composição de L é 60% molar de nC6. Pela regra do braço 
de alavanca, a% molar do vapor de equilíbrio = 60%.
,
A composição do vapor de equilíbrio no ponto V é 77% molar nC6. A composição do líquido de equilíbrio no 
ponto L é 38% molar de nC6 .
F é
(c) No diagrama abaixo, o vapor de equilíbrio da parte (b), mostrado em F, é resfriado até
Portanto, a energia que deve ser removida = Q = 27.700 - 17.700 = 10.000 Btu/lbmol mistura.
de 60% em mol de nC6 a 260
Análise: (continuação) (b) 
No diagrama abaixo, a entalpia da alimentação, F igual a HF = 
27.700 Btu/lbmol. Após o resfriamento, o ponto P, na região bifásica, é alcançado em 200 pontos V e L. A entalpia 
da 
mistura bifásica no ponto P = HP = 17.700 Btu/lbmol.
F. Da linha de ligação até o ponto P, as fases de vapor e líquido em equilíbrio são mostradas em
o 
o 
o 
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.E x e r c i s e 7 5 5 (continuação)
Uma análise: (b) (continuação)
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E x e r c i s e 7 5 5 (continuação).
Uma análise: (c) (continuação)
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Exercício 7.56
Dado: dados de entalpia e equilíbrio líquido-vapor na Tabela 7.8. Alimentação de 100 lbmol/h contendo 60% em mol 
de metanol. Destilado líquido contendo 98% molar de metanol. Fundos líquidos devem conter 96% em mol de água.
Assunto: 
Utilização de diagrama para obtenção de estágios mínimos.
Análise: (a) Use uma planilha para traçar um diagrama de concentração de entalpia, usando os dados fornecidos. O resultado é 
mostrado abaixo, onde as linhas tracejadas são linhas de ligação para as composições de equilíbrio líquido-vapor nas 
temperaturas indicadas e na pressão de 1 atm.
Encontre: (a) Diagrama de concentração de entalpia. (b) 
Número mínimo de etapas. (c) Temperaturas 
do destilado e dos fundos.
Desenvolvimento de um diagrama de concentração de entalpia para metanol-água a 1 atm.
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Exercício 7.56 (continuação)
Análise: (continuação)
(b) e (c) Para a condição de refluxo total, as correntes de vapor e líquido que passam têm as 
mesmas composições e são vapor saturado e líquido, respectivamente. Portanto, enquanto as correntes 
de vapor e líquido em equilíbrio estão relacionadas por linhas de ligação que se estendem da curva de 
líquido saturado até a curva de vapor saturado, as correntes de vapor e líquido que passam estão 
relacionadas por linhas operacionais verticais que se estendem da curva de líquido saturado até a 
curva de vapor saturado. Alternando entre as linhas de equilíbrio e operação, da composição de fundo 
à composição de destilado, o número mínimo de estágios é determinado pelo número de linhas de 
ligação utilizadas, conforme mostrado no diagrama abaixo para o exemplo de uma fração molar de 
fundo de metanol de 0,04 e uma fração molar de destilado de metanol de 0,98, onde as linhas de 
construção são linhas sólidas e as linhas de equilíbrio são numeradas de cima para baixo. O número 
mínimo de estágios é 6. O valor independe da condição de alimentação porque no refluxo total não há 
alimentação. A temperatura dos fundos é de 93,5 oC. A temperatura do destilado é 64,7 oC
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