Ejercicio 4 Balance de Materia en un proceso de destilación de dos unidades
A continuación puede apreciarse en la figura el diagrama de flujo rotulado para un proceso continuo, en estado estacionar estacionario, io, de destilación destilac ión en dos unidades.
Cada
corriente contiene dos componentes – llamados llamados A y B- en diferentes diferentes proporciones. proporciones. Tres corrientes cuyos flujos y composiciones o ambos no se conocen se rotulan como F1, F2 y F3. Calcular los flujos desconocidos y sus composiciones para las corrientes F1, F2 y F3
40 kg/h 0,9 kg A/kg 0,1 kg B/kg
100 kg/h
Unidad 1
30 kg/h 0,6 kg A/kg 0,4 kg B/kg
F2
F1
Unidad 2
F3
0,5 kg A/kg 0,5 kg B/kg 30 kg/h 0,3 kg A/kg 0,7 kg B/kg
Definamos los límites de los diferentes balances de materia que se podrían definir en el diagrama de flujo planteado y definamos todas las corrientes y composiciones, tal y como se presenta en el esquema a continuación.
Tomemos como Base de Calculo: 100 kg/h F1
Las incógnitas a determinar en el balance de matéria son los Flujos F1, F2 y F3, así como sus composiciones xi, donde i representa el componente A o B de La corriente a quien se esta haciendo mención.
Balance de Materia en la frontera
Balance General:
A
del diagrama de flujo:
F4 + F6 = F5 + F7 + F3 (incógnita: F3) F3 = F4 + F6 – F5 – F7 F3 = 100 kg/h + 30 kg/h – 40 kg/h – 30 kg/h = 60 kg/h
Balance para el componente A: xAF4*F4 + xAF6 *F6 = xAF5*F5 + xAF7 *F7 + xAF3*F3 (incógnita: xAF3) x AF 3
x AF 3
x AF 4 * F 4
x AF 6 * F 6
x AF 7 * F 7
F 3
0,5 *100kg / h
0,3 * 30kg / h
0,9 * 40kg / h
0,6 * 30kg / h
60kg / h
xBF3 = 1 - xAF3 = 1-0,83 = 0,27
xAF3 + xBF3 = 1
Balance de Materia en la frontera
Balance General:
x AF 5 * F 5
B
del diagrama de flujo:
F4 = F5 + F1 (incógnita: F1) F1 = F4 – F5 F1 = 100 kg/h – 40 kg/h = 60 kg/h
Balance para el componente A: xAF4*F4 = xAF5*F5 + xAF1*F1 (incógnita: xAF1) x AF 4 * F 4
x AF 1
x AF 1
F 1
0,5 *100kg / h
Balance General:
0,9 * 40kg / h
60kg / h
0,23
xBF1 = 1 - xAF1 = 1-0,23 = 0,87
xAF1 + xBF1 = 1
Balance de Materia en la frontera
x AF 5 * F 5
D
del diagrama de flujo:
F1 + F6 = F2 (incógnita: F2) F2 = F1 + F6 F2 = 60 kg/h + 30 kg/h = 90 kg/h
0,83
Balance para el componente A: xAF1*F1 + xAF6 *F6 = xAF2*F2 (incógnita: xAF2) x AF 2
x AF 1
x AF 1 * F 1
F 2
0,87 * 60kg / h
xAF2 + xBF2 = 1
x AF 6 * F 6
0,3 * 30kg / h
90kg / h
0,68
xBF2 = 1 - xAF2 = 1- 0,68 = 0,32
De esta manera, ya está resuelto el balance de materia, al conseguir todas las incógnitas.
