Excel Lista 1

ROSANE HUALLANCA MARQUEZ -TRANSF. DE MASA II

1) Las presiones de vapor del n-pentano y del n-benceno, de presentanen la siguiente Tabla : Presión de vapor KN/m2 1.3 2.6 5.3 8 13.3 26.6 53.2 101.3

(mm.Hg) 10 20 40 60 100 200 400 760

Temperatura (ºK) C5H12 223.1 233 244 251 260.6 275.1 291.7 309.3

C6H14 248.2 259.1 276.9 279 289 304.8 322.8 341.9

Suponiendo que las soluciones cumplan la ley de Raoult y de Dalton a) Calcule los equilibrios Vapor-Líquidos para este sistema a 13.3 y a 101.3 KN/m2 y graficar los diagramas XY* y t-XY* a cada Presión b) Para cada Presión, calcule las volatilidades relativas y determine su valor promedio. c) Utilizando las ecuaciones 9.2( libro de treybal : destilación)con las volatilidades promedio compare los valores de Y* en cada valor obtenido de esta forma, con valores calculados directamente a partir de las presiones de vapor Solución: a) Calcule los equilibrios Vapor-Liquidos para este sistema a 13.3 y a 101.3 KN/m2 y graficar los diagramas XY* y t-XY* a cada Presión.

Presión de vapor KN/m2 1.3 2.6 5.3 8 13.3 26.6 53.2 101.3

(mm.Hg) 10 20 40 60 100 200 400 760

Temperatura (ºK) C5H12 223.1 233 244 251 260.6 275.1 291.7 309.3

C6H14 248.2 259.1 276.9 279 289 304.8 322.8 341.9

1


110 100 90

y = 0.0001x3 - 0.0893x2 + 22.5358x - 1,904.7182 R² = 0.9996

80 70 y = 0.0002x3 - 0.1143x2 + 26.4305x - 2,048.8115 60 R² = 0.9999

C5H12

50

C6H14

40 30 20 10 0 0

50

100

150

200

250

300

350

n-pentano Presión de vapor

Temperatura ºK

KN/m2

mmHg

t

t2

t3

1.3

10

223.1

49773.61

11104492.39

2.6

20

233

54289

12649337

5.3

40

244

59536

14526784

8

60

251

63001

15813251

13.3

100

260.6

67912.36

17697961.02

26.6

200

275.1

75680.01

20819570.75

53.2

400

291.7

85088.89

24820429.21

101.3

760

309.3

95666.49

29589645.36

Hallando la presión de vapor a su respectivo intervalo de temperatura P= 8.0 KN/m2 T 251 256 261 266 271 276 279

Pentano PA 8 10.271215 13.2851302 17.0810121 21.7833354 27.5165748 31.5031396

P=53.2 KN/m2 T 291.7 297.7 303.7 309.7 315.7 321.7 322.8

Pentano PA 53.2 67.39312987 83.62205409 102.5077505 124.2653114 149.109829 154.0164865

2


Con análisis de datos para el n-Hexano

Presión de Vapor 2

KN/m 1.3 2.6 5.3 8 13.3 26.6 53.2 101.3

mmHg 10 20 40 60 100 200 400 760

Temperatura t t2 248.2 61603.2400 259.1 67132.8100 276.9 76673.6100 279 77841.0000 289 83521.0000 304.8 92903.0400 322.8 104199.8400 341.9 116895.6100

t3 15289924.1680 17394111.0710 21230922.6090 21717639.0000 24137569.0000 28316846.5920 33635708.3520 39966609.0590

Hallando la Presión de Vapor a su respectivo intervalo de Temperatura P=8 KN/m2 T 251 256 261 266 271 276 279

P=53.2 KN/m2 Hexano PB 1.3 2.14186363 2.84052104 3.71514691 4.8546218 6.34782627 8

T 291.7 297.7 303.7 309.7 315.7 321.7 322.49

Hexano PB 14.3255 19.10386709 25.07509818 32.39274145 41.21038251 51.68160697 53.19164288

a.4 Hallar el equilibrio liquido-vapor

 P=8 KN/m2 T 251 256 261 266 271 276 279

PA 8 10.271215 13.2851302 17.0810121 21.7833354 27.5165748 31.5031396

PB 1.3 2.14186363 2.84052104 3.71514691 4.8546218 6.34782627 8

XA 1 0.72061547 0.49398487 0.3205818 0.18580137 0.07804778 0

YA 1 0.925199555 0.820331674 0.684482695 0.505921699 0.268450932 0

X=Y 1 0.72061547 0.49398487 0.3205818 0.18580137 0.07804778 0 3


Curva de equilibrio Liquido-Vapor X-Y* 1 0.9 0.8 0.7 0.6 Series1

0.5

xy

0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Diagrama de t-XY* 1 0.9 0.8 0.7 0.6 T-X

0.5

T-Y*

0.4 0.3 0.2 0.1 0 251 253 255 257 259 261 263 265 267 269 271 273 275 277 279

4


 P=53.2 KN/m2 T 291.7 297.7 303.7 309.7 315.7 321.7 322.5

PA 53.2 67.3931299 83.6220541 102.50775 124.265311 149.109829 154.016486

PB 14.3255 19.1038671 25.0750982 32.3927414 41.2103825 51.681607 53.1916429

XA 1.0 0.7 0.5 0.3 0.1 0.0 0.0

YA * 1.0 0.9 0.8 0.6 0.3 0.0 0.0

X=Y 1.0 0.7 0.5 0.3 0.1 0.0 0.0

Curva de equilibrio Liquido-Vapor X-Y*

1.0 0.9 0.8 0.7 X-Y*

0.6

X=Y 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

5


DIAGRAMA T-XY* 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 T-X

0.5

T-Y* 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 291 293 295 297 299 301 303 305 307 309 311 313 315 317 319 321 323

B. PARA CADA PRESION, CALCULE LAS VOLATILIDADES RELATIVAS Y DETERMINE SU VALOR PROMEDIO Volatilidad = PA/PB

P= PA 8 10.271215 13.2851302 17.0810121 21.7833354 27.5165748 31.5031396

8 PB 1.3 2.14186363 2.84052104 3.71514691 4.8546218 6.34782627 8 αpromedio

Volatilidad 6.15384615 4.79545703 4.67700469 4.59766802 4.48713336 4.33480276 3.93789245 4.71197207

x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

y 0.0000 0.3436 0.5409 0.6688 0.7585 0.8249 0.8761 0.9166 0.9496 0.9770 1.0000

6


Volatilidad = PA/PB

P= PA 53.2 67.3931299 83.6220541 102.50775 124.265311 149.109829 154.016486

53.2 PB 14.3255 19.1038671 25.0750982 32.3927414 41.2103825 51.681607 53.1916429 αpromedio

Volatilidad 3.71365746 3.52772188 3.33486447 3.16452841 3.01538845 2.8851624 2.89550159 3.21954638

x 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

y 0 0.26347511 0.44594857 0.57979761 0.68217284 0.7630077 0.82845339 0.88252259 0.92794447 0.96663989 1

7


Punto de burbuja : Primera estimación ºC t= 60 Componente s

Xi

ºF 140

mi

Bar P= 10

αic4

αic4.Xi

Etano Propano I-butano

0.0025 0.25 0.185

5 1.96 0.93

7.14 2.80 1.33

0.018 0.700 0.246

N-butano I-pentano

0.56 0.0025

0.7 0.325

1.00 0.46

0.560 0.001

∑

1.525

segunda iteración ºC t= 57.22 Componente s Etano Propano I-butano

Xi 0.0025 0.25 0.185

N-butano I-pentano

0.56 0.0025

ºF 135

mi

Bar P= 10

4.8 1.84 0.85

αic4 7.38 2.83 1.31

αic4.Xi 0.018 0.708 0.242

0.65 0.24

1.00 0.37

0.560 0.001

Psia 145

αic4=mi/mC4 mc4=1/∑αic4.X i

mc4=

Psia 145

mc4=

1.529

Punto de Rocio Primera iteracción ºC t= 80 Componente s

Xi

ºF 176

mi

Bar P= 10

αic4

Psia 145

yi/αic4

Etano

0.0025

5.99

6.11

0.000

Propano I-butano N-butano I-pentano

0.25 0.185 0.56 0.0025

2.54 1.4 0.98 0.49

2.59 1.43 1.00 0.50

0.096 0.130 0.560 0.005

αic4=mi/mC4 mc4=∑αic4.Xi

8


0.791

Primera iteracción ºC t= 68.33 Componente s

Xi

ºF 155

mi

Bar P= 10

αic4

Psia 145

yi/αic4

Etano

0.0025

5.39

6.82


0.2500 0.1850 0.5600 0.0025

2.19 1.09 0.79 0.4

2.77 1.38 1.00 0.51

0.000

αic4=mi/mC4

0.090 mc4=∑αic4.Xi 0.134 0.560 0.005 0.790 3) La ecuación de Antoine correlaciona las presiones de vapor de los líquidos puros con La temperatura según la ecuación: con

(en mmHg) y T en (ºC)

Teniendo en cuenta que las constantes de dicha ecuación para el benceno y el tolueno

Benceno Tolueno

A 6.90565 6.95334

B 1211.033 1343.943

C 220.79 219.377

Y que a) construya el diagrama líquido-Vapor (t-xy*) a presión constante Encontramos las presiones de vapor:

T 80.1 85 90 95 100 105

Benceno 760.00 881.67 1020.99 1176.84 1350.49 1543.23

=760

Tolueno 292.22 345.10 406.73 476.87 556.32 645.93 9


110 110.62

1756.38 1784.29

746.59 759.89

Calculamos la fracción en el Líquido- vapor

T PA PB 80.10 760.00 292.22 85.00 881.67 345.10 90.00 1020.99 406.73 95.00 1176.84 476.87 100.00 1350.49 556.32 105.00 1543.23 645.93 110.00 1756.38 746.59 110.62 1784.29 759.89 b) Grafique el diagrama xy*

XA 1.00 0.77 0.58 0.40 0.26 0.13 0.01 0.00

YA* 1.00 0.90 0.77 0.63 0.46 0.26 0.03 0.00

1.00

0.80

0.60 T-X T-Y*

0.40

0.20

0.00 80.00

85.00

90.00

95.00

100.00

105.00

110.00

c) Una mezcla liquida contiene 50% de benceno y 50% de tolueno en peso calcular : c.1) L a temperatura de Burbuja c.2) La composición del vapor en el Equilibrio La temperatura de Burbuja

10


f(TBP)= XA .PA +XB.PB -PT

T (ºC)

PA

PB

F(TBP)

80.1

760.00

292.22

-210.502

XA

0.55

100

1350.49

556.32

233.115

XB

0.45

90 95 92 92.1 92.112

1020.99 1176.84 1081.28 1084.36 1084.73

406.73 476.87 433.72 435.11 435.28

-15.425 101.855 29.878 32.199 32.477

PT

760

11


La composición del vapor en el equilibrio PA=XA.PA

YA=PA/P

PB=XB.PB

YB=PB/P

PA=

596.60

mmHg

YA =

0.79

PB=

195.87

mmHg

YB =

0.26

d) Una mezcla liquida contiene 80% de benceno y 20% de tolueno en peso calcular : d.1) La temperatura de Rocio d.2) La composición del líquido en el equilibrio La temperatura de Rocio f(TRP)=YA.P/PA + YB.P/PB -1 T(ºC)

PA

PB

f(TRP)

80.1

760.00

292.22

0.3202

YA =

0.8

100

1350.49

556.32

-0.2766

YB =

0.2

95 90 88 88.95

1176.84 1020.99 963.35 990.40

476.87 406.73 381.11 393.11

-0.1646 -0.0308 0.0300 0.0005

PT

760

La composición del Liquido PA'=YA.P

XA=PA'/PA

PB'=YB.P

XB=PB'/PB

PA'=

608

XA =

0.614

PB'=

152

XB =

0.387

12


4. Una Solución de hidrocarburos a una presión absoluta de 10 bars, tiene la siguiente composición expresada como fracción mol: Hidrocarburos

Fracción mol

Etano

0.0025

Propano

0.25

I-butano

0.185

N-butano

0.56

I-pentano

0.0025

Utilice los coeficientes de distribución en el equilibrio del monograma de Depriester. a) calcule el punto de burbuja b) calcule el punto de rocio Punto de burbuja: Primera estimación

t=

ºC 60

ºF 140

Bar 10

Componentes

Xi

mi

αic4

αic4.Xi

αic4=mi/mC4

Etano Propano I-butano

0.0025 0.25 0.185

5 1.96 0.93

7.14 2.80 1.33

0.018 0.700 0.246

mc4=1/∑αic4.Xi

N-butano I-pentano

0.56 0.0025

0.7 0.325

1.00 0.46

0.560 0.001

mc4=

∑

1.525

P=

Psia 145

0.656

segunda iteracción t=

ºC 57.22

Componentes Etano Propano I-butano

Xi 0.0025 0.25 0.185

N-butano I-pentano

0.56 0.0025

ºF 135 mi

P=

4.8 1.84 0.85

αic4 7.38 2.83 1.31

αic4.Xi 0.018 0.708 0.242

0.65 0.24

1.00 0.37

0.560 0.001

Bar 10

Psia 145

mc4=

0.654

1.529 13


Punto de rocio Primera iteración ºC t=

ºF

Psia 145

80

176

Xi

mi

αic4

yi/αic4

Etano

0.0025

5.99

6.11

0.000

αic4=mi/mC4


0.25 0.185 0.56 0.0025

2.54 1.4 0.98 0.49

2.59 1.43 1.00 0.50

0.096 0.130 0.560 0.005 0.791

mc4=∑αic4.Xi

Componente s

P=

Bar 10

Primera iteracción ºC 68.33

ºF 155

Xi

mi

αic4

yi/αic4

Etano

0.0025

5.39

6.82

0.000

αic4=mi/mC4


0.2500 0.1850 0.5600 0.0025

2.19 1.09 0.79 0.4

2.77 1.38 1.00 0.51

0.090 0.134 0.560 0.005 0.790

mc4=∑αic4.Xi

t= Componente s

P=

Bar 10

Psia 145

14

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