UNI-FIQT PI 144 A/B. PERÍODO: 2015-2 PROBLEMAS DE DESTILACIÓN: MÉTODO PONCHON-SAVARIT 1. Se desea destilar una alimentación de etanol-agua que contiene 15% en peso de etanol a 101,32 kPa de presión total, para obtener un destilado que contenga 85% en peso de etanol y un residuo que contenga 2% en peso de etanol. La velocidad de alimentación es de 10000 kg/h y su entalpía es 116,3 kJ/kg (50 BTU/lb). Se utiliza un condensador y un rehervidor, ambos totales. El destilado es un líquido saturado. a. Determine la relación de reflujo mínimo usando los datos de entalpíaconcentración que se adjunta. b. Usando 2,0 veces la relación de reflujo mínimo, determine el número teórico de platos que se necesitan. 2.
Se desea separar 1 kg/s de una disolución de NH3 conteniendo 30% de NH3 en peso, en un destilado de 96,5% de NH3 y una disolución residual de fondos con un 4% de NH3. Suponiendo que la alimentación tiene una entalpía de 20 kcal/kg, que la presión de la columna es de 100 lbf/pulg2 abs, que la eficacia de los platos es del 60% y que se utiliza un reflujo 20% superior al mínimo requerido. ¿Cuántos platos reales debe tener la columna? ¿Cuánto calor se elimina en el condensador total? ¿Cuánto calor se suministra en el vaporizador parcial?
3.
Se destila una mezcla NH3-H2O a razón de 400 lbmol/h, con 30% mol de NH3 para obtener un destilado con 90% mol de NH3 y un 2% mol de NH3 en el residuo, empleando un condensador total y un rehervidor parcial. La relación de reflujo es de 2,5. La entalpía de la alimentación es de 7500 BTU/lbmol. La presión de la columna es de 100 lbf/plg2. Calcular el número de etapas reales y la etapa de alimentación real, si la eficiencia de los platos es del 60%. Calcular las composiciones teóricas de las corrientes que salen de la tercera etapa teórica. Tomar los datos de equilibrio de la hoja repartida en clase.
4. Se fraccionará un alimento que contiene 50% mol de NH3 y 50% de H2O; constituido por 43,5% mol de líquido y 56,5% de vapor y producirá un producto amoniacal con 95% mol de NH3 y un residuo conteniendo 95% mol de agua. La relación de reflujo es de 1,25 veces el valor mínimo. El reflujo a la columna, proveniente de un condensador total tiene una entalpía de 1250 Btu/lbmol. El alimento se introducirá en la posición óptima. Se utilizará un rehervidor total. La presión de la columna es de 100 psia, presión a la cual se tienen datos de equilibrio (hoja repartida en clase). La eficiencia de los platos es constante e igual al 50%. Calcular: a. Número de platos reales y plato de alimentación óptimo b. La carga calorífica que debe ser suministrado en el reboiler, para la relación de reflujo mínima, así como la carga calorífica que debe ser retirado en el condensador. c. ¿Cuál sería el efecto de introducir la alimentación encima o debajo del plato de alimentación encontrado en la parte (a)? d. Flujos de líquido y vapor que salen del plato ubicado por debajo del plato de alimentación encontrado en la parte (a).
5. Se ha de diseñar una columna de rectificación en marcha continua para separar 12000 kg/h de una mezcla CS2-CCl4 de composición 15% en peso de CS2, en un producto de cabeza de composición 95% en peso y un producto de cola de composición 3% en peso. Determine: a. La cantidad de productos de cabeza y cola separados por hora. b. La relación de reflujo mínima si la alimentación entra en forma líquida a 25 °C. c. El número de platos de la columna si la relación de reflujo empleada es de 3 mol reflujo/mol de destilado y la eficacia de los platos es del 80%. d. La relación de reflujo a emplear en la columna ya construida si la alimentación entra como vapor saturado. Datos de equilibrio para el sistema CS2-CCl4 (fracc peso CS2): T (°C) 76,7 70,6 64,0 59,0 54,8 51,6 48,7 46,5 46,3 x 0 0,1 0,25 0,4 0,55 0,7 0,85 0,97 1,0 y 0 0,227 0,489 0,642 0,755 0,846 0,924 0,985 1,0 Los valores medios de los calores específicos y calores latentes para los componentes puros son: COMPUESTO Cp (kcal/kg °C) (kcal/kmol) CS2 0,24 6 550 CCl4 0,21 7 400 Con los datos proporcionados, trazar el diagrama entalpía-composición suponiendo que son dos rectas. UNI, 13 de noviembre de 2015 Ing. Rafael J. Chero Rivas Profesor del curso
