Lista de exercícios 01

Disciplina: Operações Unitárias III

Prof. Wendell

1. Uma mistura líquida contendo 25% em mol de benzeno e 75% em mol de álcool

etílico, com os componentes miscíveis em todas as proporções, é aquecida a pressão

constante de 1 atm (101,3 kPa) de 60 °C a 90 °C.

a. A que temperatura se inicia a vaporização?

b. Qual a composição da primeira bolha de vapor formada?

c. Qual a composição do líquido residual quando 25% em mol da mistura

inicial é evaporada? Assuma que todo o vapor formado permanece retido no

equipamento e que ele está completamente misturado e em equilíbrio com o

líquido residual.

d. Qual a composição do líquido residual quando 90% em mol da mistura

inicial é evaporada?

e. Qual a composição do líquido residual se após uma vaporização de 35% em

mol da mistura inicial, o vapor formado é removido e uma evaporação

adicional de 35% em mol é efetuada?

As questões acima devem ser respondidas com base no diagrama de equilíbrio

obtido a partir de dados experimentais (Tabela 1).

Tabela 01: Dados Txy experimentais

T (°C) 78,4 77,5 75 72,5 70 68,5

ybenzeno (%) 0 7,5 28 42 54 60

xbenzeno (%) 0 1,5 5 12 22 31

T (°C) 67,7 68,5 72,5 75 77,5 80,1

ybenzeno (%) 68 73 82 88 95 100

xbenzeno (%) 68 81 91 95 98 100

2. A volatilidade relativa, α, do benzeno em relação ao tolueno a 1 atm é de 2,5.

Construa um diagrama yx para este sistema a 1 atm. Repita a construção utilizando

dados de pressão de vapor para o benzeno e para o tolueno (tabela abaixo) em

conjunção com as leis de Raoult e Dalton. Construa também um diagrama Txy para

o sistema e responda as questões abaixo:

a. Um líquido contendo 70% em molde benzeno e 30% de tolueno é aquecido

em um recipiente a 1 atm até que 25% em mol da mistura original seja

evaporada. Determine a que temperatura é preciso aquecer a mistura para

atender esta condição.

b. Considerando que as fases são separadas mecanicamente e que o vapor se

condensa, determine a composição do vapor condensado e do líquido

residual.

c. Calcule e trace um diagrama dos K-valores em função da temperatura a 1

atm. Que conclusões podemos tirar deste resultado?

Tabela 01: dados de pressão de vapor para o tolueno

Pressão de vapor (torr) 20 40 60 100 200 400 760

Temperatura (°C) 18,4 31,8 40,3 51,9 69,5 89,5 110,6

Tabela 02: dados de pressão de vapor para o benzeno

Pressão de vapor (torr) 20 40 60 100 200 400 760

Benzeno (°C) -2,6 7,6 15,4 26,1 42,2 60,6 80,1

3. Determine as temperaturas dos pontos de bolha e de orvalho e as correspondentes

composições de vapor e de líquido para uma mistura com 30 % em mol de n-

hexano, 32% em mol de n-heptano e 38% em mol de n-octano à pressão total de 1,2

bar.

Dados:

Equação de Antoine na gama de temperaturas de interesse:

( ) ( )

Onde t é a temperatura em ºC.

A B C

n-hexano (1) 4,10014 1170,875 224,317

n-heptano (2) 4,02023 1263,909 216,432

n-octano (3) 4,05075 1356,360 209,635

4. Uma mistura líquida saturada contendo 50% em mol de A e 50% em mol de B, é

alimentada continuamente no aparato abaixo a uma taxa F = 40 mol/h. O

condensado proveniente do condensador é dividido em duas correntes, Refluxo

(retorna ao recipiente de alimentação) e destilado (sai como produto).

a. Considerando que a taxa de produção do produto de fundo é de W = 30

mol/h e que a volatilidade relativa αAB = 2, qual será a composição do

destilado e do produto de fundo?

OBS: Para fins de resolução das questões 1 e 2, faça uma regressão dos dados de

pressão de vapor com base na equação de Antoine: