UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTA FACULTAD D DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE ING. AGROINDUSTRIAL
OPERACIONES UNITARIAS UNITARIAS AGROINDUSTRIALES III SEMESTRE 2011-I 2011-I IX CICLO Ing. César Morno Ro!o
PRACTICA Nº 3: PROBLEMAS DE DESTILACION BINARIA
1. Se desea diseñar una columna de destilación para separar una mezcla binaria
AC, la cual tiene una volatilidad relativa promedio de
α
de 1,5. Se ha estimado
que para para esta separació separación n la razón razón de reflujo reflujo mnima mnima ! min min es de 1." # que el numero mnimo de etapas ideales es de 5. $ara esta mezcla se tiene que el peso molecular de A es de %& # el de C es de 1'( el calor latente la tente de cualquier mezcla de A# C puede tomarse como )"" *+-lb/. 0l flujo de alimentación es de 1""" lb-h, con una fracción masa de ".% # una tempera temperatur turaa de 1"/( 1"/( el destila destilado do tiene tiene una fracción fracción masa masa de ".)5 # una una temperatura de 1&"/, mientras que los fondos tienen una fracción masa de "."1 # una una temp temper eratu atura ra de 1 1/ /. 0l si2ui si2uien ente te dia2 dia2ram ramaa ilus ilustr traa los los dato datoss de la columna. $ara esta mezcla se tiene que el peso molecular de A es de %& # el de C es de 1'( el calor latente la tente de cualquier mezcla de A# C puede tomarse como )"" *+-lb/. 0l flujo de alimentación es de 1""" lb-h, con una fracción masa de ".% # una tempera temperatur turaa de 1"/( 1"/( el destila destilado do tiene tiene una fracción fracción masa masa de ".)5 # una una temperatura de 1&"/, mientras que los fondos tienen una fracción masa de "."1 # una una temp temper eratu atura ra de 1 1/ /. 0l si2ui si2uien ente te dia2 dia2ram ramaa ilus ilustr traa los los dato datoss de la columna. 0l vapor disponible para el hervidor tiene un calor latente de 1""" *tu-lb. a3 Calcule Calcule los flujos flujos de destilado destilado # de de fondos fondos que que se obtienen obtienen.. b3 0scriba el balance de ener2a sobre el condensador para determinar la car2a t4rmica del condensador, cond. cond. c3 0scriba 0scriba el balance balance de ener2a ener2a 2lobal 2lobal que proporci proporciona ona la car2a car2a t4rmica t4rmica del hervidor, reb.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE ING. AGROINDUSTRIAL
OPERACIONES UNITARIAS AGROINDUSTRIALES III SEMESTRE 2011-I IX CICLO Ing. César Morno Ro!o
2. Se desea diseñar una columna de destilación de platos perforados 6tipo sieve3
para procesar una mezcla de benceno7tolueno con una alimentación de 8"" lbmol-h, operando a 1 atm. 9a alimentación tiene %5: mol de benceno # entra como liquido saturado. 0l producto de destilado debe tener una composición de ): mol de benceno, # el de fondos )5: mol de tolueno. ;eterminar la razón de reflujo optima para esta separación. ;atos adicionales< Para mezclas de benceno-tolueno Calores latentes pueden tomarse como 1= 8"" *+-lb mol Capacidades calorficas pueden tomarse como %" *tu - lbmol >/ Para coeficientes globales de transferencia de calor $ara el hervidor< '" *tu-h.pie .>/ $ara el condensador< 1"" *tu -h.pie .>/ Para el agua de enfriamiento: +emperatura promedio ? )"/ @ncremento mBimo permisible ? 5"/ Para el vapor: Se usa vapor saturado a &" psia. A estas condiciones, la temperatura de saturación
es ).8/, # el calor latente es )15.5 *tu-lb
Para la columna: 0l dimetro de la columna debe basarse en una velocidad mBima de vapor en el domo de .5 pie-s 9a eficiencia de los platos puede tomarse como 8":
3. Se desea diseñar una columna de rectificación para separar 1"."""2-h de una
mezcla que contiene %": de benceno # &": de tolueno, con el fin de obtener un producto de cabeza 6destilado3 con )8: de benceno # un producto de cola 6residuo3 con )': de tolueno. +odos estos porcentajes estn en peso. Se utilizar una relación de reflujo eBterna de =,5. 0l calor latente de vaporización, tanto del benceno como del tolueno, puede tomarse i2ual a 8&85 cal-mol. 0l calor latente del vapor de a2ua saturado es de 5==,& cal-2. a3 Calcular los caudales de destilado # residuo producidos.
Print document
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE ING. AGROINDUSTRIAL
OPERACIONES UNITARIAS AGROINDUSTRIALES III SEMESTRE 2011-I IX CICLO Ing. César Morno Ro!o
In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it.
b3 ;eterminar el nDmero de platos ideales # la situación del plato de alimentación en los si2uientes Cancel casos< Download And Print i3 la alimentación entra como lquido a su temperatura de ebullición ii3 la alimentación consiste en una mezcla de dos tercios de vapor # un tercio de lquido. c3 Calcular el caudal msico de vapor de a2ua que se necesita en cada caso para la calefacción, despreciando p4rdidas de calor # suponiendo que el reflujo es un lquido saturado. d3 Si el a2ua de refri2eración lle2a al condensador a 5C # sale a &5C, calcular el consumo de a2ua en litros por minuto. ;atos de equilibrio del sistema *enceno7+olueno a 8&" mmE2 X
0
Y
0
0,016 9 0,038 9
0,129 7 0,261 3
0,257 9 0,456 1
0,411 3 0,632 0
0,581 0 0,776 7
0,780 1 0,900 2
1 1
e3 Calcular la razón de reflujo mnima # el nDmero mnimo de platos para cada uno de los casos de alimentación del problema anterior
4. Se desea rectificar una mezcla ideal de dos componentes A # *, siendo el valor
de la presión de vapor del componente ms voltil 6A3 tres veces ma#or que la del otro componente 6*3 a la misma temperatura. 0l alimento, con un caudal de 5 mol-h, entra en la columna mitad vapor # mitad lquido, con un %": en moles del componente A. 0l destilado debe tener una concentración molar de A del )5: # el residuo del %: en el mismo componente. Si en el condensador de cabeza de columna se eliminan '""" cal-h Calcular< a3
Caudal de destilado obtenido
b3
0cuaciones de las dos rectas de operación
c3
FDmero de pisos teóricos de la columna
d3
$iso teórico en que debe introducirse el alimento
e3
FDmero de pisos reales si la eficacia de plato es de ",'
;atos< 0l calor latente de vaporización de cualquier mezcla de ambos componentes vale λ?1"""" cal-mol, independientemente de la temperatura.
Print document
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE ING. AGROINDUSTRIAL
OPERACIONES UNITARIAS AGROINDUSTRIALES III SEMESTRE 2011-I IX CICLO Ing. César Morno Ro!o
In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it.
5. Se dispone de una columna de rectificación para recuperar el )": del etanol
contenido en una mezcla acuosa,Download cu#a composición Cancel And Print en peso del componente voltil es del 5":. 0l alimento se introduce como una mezcla de lquido7vapor, conteniendo un 5": de lquido. Cuando la columna opera con una relación de reflujo 5": superior a la mnima se obtiene una corriente de residuo con un contenido en peso de a2ua del )":. ;eterminar< a3.7 Composición molar del destilado. b3.7 $lato de alimentación. c3.7 FDmero de platos necesarios si la eficacia 2lobal de la columna es del '":. Datos de equilibrio del sistema etanol-agua
x ","1 ","= ","5 ",1" "," ",=" ",%"
y ",1"= ",=5 ",=5 ",%%% ",5) ",58= ",&1=
x ",5" ",&" ",8" ",'" ",'5 ",'8 ",')%
y ",&5 ",&)8 ",85= ",'1' ",'5& ",'8= ",')%
6. na mezcla lquida que contiene &": en mal de acetona, %": en mol de a2ua, a
&.8 GC. se va a evaporar instantnea # continuamente a 1 atm de presión, para evaporar =": en mol de alimentaci&n. a3HCual ser la composición de los productos # la temperatura en el separador. si se establece el equilibrioI b3 HCuanto calor, J-mol de alimentación, se requiereI !espuesta.< 1= 5)". c3 Si los productos se enfran a &.8 KC. Cuanto calor, J-mol de alimentación, se tiene que eliminar para cada unoI 7. Se va a fraccionar continuamente una soluci&n de tetracloruro de carbono #
disulfuro de carbono que contiene 5": en peso de cada uno de ellos, a presión atmosf4rica, a un flujo de % """ 2-h. 0l producto destilado va a contener )5: en peso de disulfuro de carbono # el residuo ".5:. Se va a evaporar =": en mol de la alimentación antes de que entre en la torre. Se utilizara un
condensador total( el reflujo va a re2resarse a su punto de burbuja. 9os datos en el equilibrio (The Chemical Engineers’ Handbook. %a. ed., p. 1=753, B, # ? fracción mol de CS
Print document
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE ING. AGROINDUSTRIAL
OPERACIONES UNITARIAS AGROINDUSTRIALES III SEMESTRE 2011-I IX CICLO Ing. César Morno Ro!o
In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it. Cancel
Download And Print
a3 Calcule el flujo de los productos, 2-h. b) Calcule la relación de reflujo mnimo.
c3 Calcule el nDmero mnimo de platos ideales. 2rficamente o por la ecuaci&n 6).'53. d3 Calcule el n&mero de platos te&ricos que se requieren en una relación de reflujo i2ual al doble del mnimo # la posici&n del plato de alimentaci&n. !espuesta< 1.5 platos ideales. e3 Calcule la eficiencia 2lobal del plato de una torre de platos perforados de diseño tradicional # el nDmero de platos reales. f3 tilizando la temperatura del destilado como la temperatura base, calcular la entalpa de la alimentación, los productos # el vapor que entra en el condensador. Calcule las car2as t4rmicas del condensador # del rehervidor. 9os calores latentes # especficos se encuentran en The Chemical Engineers’ Handbook, 5a. Cd., pp. =711& # =71).
8.
0n una columna de destilación continua # de un solo estadio utilizado para enriquecer mezclas de alcohol7a2ua, la alimentación contiene 1: de alcohol # 5: de esta alimentación sale de la columna con los productos de cabeza. 0stmese la concentración de alcohol en el producto final, si a la temperatura de ebullición de )5.5C estn en equilibrio 1,) moles : de alcohol en el liquido # 18 moles : de alcohol en el vapor.
9.
;etermine la relación mnima de reflujo 69-;3 requerida para efectuar la si2uiente separación de una mezcla equimolar de A# *. 9a alimentación se vaporiza en un 5":
Print document In order to print this document from Scribd, you'll first need to download it. Cancel
Download And Print
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
Download With Free Trial
