Na indústria petroquímica diversos processos de separação são utilizados para refinar e separar as diversas frações do petróleo extraído. Dentre os processos de separação, a destilação se destaca devido à sua eficiência de separação pela diferença de volatilidade entre compostos de uma mistura. Uma das grandes aplicações da destilação na indústria petroquímica é a separação da mistura benzeno/tolueno. Devido à diferença de volatilidade entre os compostos, a corrente que sai no topo da coluna de destilação (V) sai enriquecida na composição de benzeno e a corrente que sai no fundo da coluna de destilação (L) sai enriquecida na composição de tolueno. A figura abaixo ilustra o fluxograma deste processo de separação.
Supondo que neste processo uma mistura contendo 50% de benzeno e 50% de tolueno é alimentada na coluna com uma taxa de 100 kg/h (F), gerando no topo (V) uma corrente com 98% de benzeno e no fundo (L) uma corrente com 98% de tolueno, escreva as equações de balanço de massa do processo e determine as vazões mássicas de cada elemento nas correntes de saída V e L. Considerações: não há acúmulo no processo e o processo opera em regime estacionário.
Soluções para a tarefa
Equações de balanço de massa do processo:
L = 100 - V (equação 1)
50 = 0,98V + 0,02L (equação 2)
50 = 0,02V + 0,98L (equação 3)
Vazões mássicas de cada elemento:
V = 50
L = 50
Para a resolução da questão, devemos considerar que: o enunciado aborda um determinada processo de mistura. Onde, em V há 98% de Benzeno e 2% de Tolueno. Já em L temos 2% de Benzeno e 98% de Tolueno, sendo a massa total é de 100Kg/h.
Dessa forma, o Balanço de massa será:
F = V + L
100 = (0,98V+0,02L) + (0,02V+0,98L)
BMT (Balanço de Massa Total):
F = V + L
100 = V + L
L = 100 - V -> equação 1
BMT (Balanço de Massa Parcial) Benzeno
0,5F = 0,98V + 0,02L
0,5(100) = 0,98V + 0,02L
50 = 0,98V + 0,02L -> equação 2
BMT (Balanço de Massa Parcial) Tolueno
0,5F = 0,02V + 0,98L
0,5(100) = 0,02V + 0,98L
50 = 0,02V + 0,98L -> equação 3
Agora é preciso substituir a equação 1 na 2:
50 = 0,98V + 0,02L
50 = 0,98V + 0,02 (100 - V)
50 = 0,98V + 2 - 0,02V
48 = 0,96V
V = 50
E por fim, substituir a equação V na 1:
L = 100 - V
L = 100 - 50
L = 50
Bons estudos!