PROBLEMAS DE DISEÑO DE PROCESOS II.U-2.

PROBLEMAS DE DISEÑO DE PROCESOS II. UNIDAD II. 1.-El Propano y Propileno son muy difíciles de separar uno de otro, ya que son componentes con puntos de ebullición cercanos. No obstante, la destilación a presión elevada es una tecnología común, con tal que exista suficiente número de platos en la columna de destilación. En este ejemplo, se presentan cálculos de una torre con 148 platos reales. El modelo de destilación SCDS (Método de corrección simultánea) se usa para acomodar un número grande de platos, y dar explicación sobre platos reales. El equilibrio liquido-vapor Propane/propylene y ethane/ethylene es afectado por interacciones entre los componentes. Se usan los parámetros especiales de interacción binaria para la Ecuación de Estado Peng-Robinson para reflejar estas no idealidades. La Corriente de alimentación tiene los siguientes datos:

Componente

Flujo molar (lbmol/h)

Etano

0.3

Propileno

550

Propano

200

n-Butano

5

La fracción de vapor es igual a cero y tiene una presión de 1655 kPa. En la página 4, cambiar la relación de reflujo a 10. Analizar los resultados obtenidos y establecer sus conclusiones ingenieriles.

2.-Una corriente a razón de 500 Kmol/hr con un composición molar de 60% etanol y 40% n-propanol, es alimentada a una columna de destilación continua a temperatura ambiente (298 K) y presión atmosférica (1 atm). La caída de presión a través de la columna es despreciable y se usa una relación de reflujo de 1.5. Se quiere que el destilado tenga un 95% mol del etanol y un 5% mol del n-propanol de la corriente de alimentación. Diseñar una columna de destilación continua para conseguir las especificaciones deseadas usando una Shortcut column en HYSYS y reportar el número total de etapas, número mínimo de etapas, ubicación de la etapa de

alimentación, relaciones de reflujo mínimo y calculado, concentraciones del destilado final y corriente de fondo, y cargas de calor del rehervidor y condensador. 3.-Se va a diseñar una columna de destilación fraccionada para que opere en forma continua a presión atmosférica, en la separación de 800 lb/h de una mezcla que contiene 15.70% de disulfuro de carbono y 84.3% de tetracloruro de carbono. Se quiere obtener un destilado que contenga 91% de CS2 y un residuo que contenga 97.3% de CCl4 ( todo en porcentaje en masa ). La mezcla de alimentación va entrar a la columna como liquido saturado y se utilizará una relación de reflujo equivalente a 1.3 veces la relación de reflujo mínima. Encontrar: a) Los flujos de destilado y residuo b) La relación de reflujo mínima c) El numero de platos ideales d) Los flujos de líquido y vapor dentro de la columna y la temperatura.

4.-Una solución que contiene 30% mol de benceno y 70% mol de tolueno será alimentada a una columna de destilación fraccionada continua que trabajara a una atmosfera de presión. Se desea obtener un producto destilado que contenga 90% mol de benceno y un residuo que contenga 95% mol de tolueno. Si se utilizara una relación de reflujo de 5, calcular el número de platos ideales en los siguientes dos casos: a) La alimentación es liquida a 20ºC. b) La alimentación es vapor saturado.

5.-Una columna de destilación tiene un número de platos reales y una eficiencia que corresponde a 7 platos ideales incluyendo el rehervidor. La columna se va utilizar para separar una mezcla de 40% mol de metano y 60% mol de agua en forma continua a una atmosfera de presión. Debe obtenerse un destilado que contenga 95% mol de metanol y un residuo con 2% mol de metanol. La alimentación será liquida saturado y puede ser introducida en cualquier plato. Encuentre la relación de reflujo con la cual debe operarse la columna para producir las composiciones deseadas de los productos.

6.-Se va destilar una mezcla compuesta por 42% mol de heptano y 58% mol de etilbenceno a 760 mm de Hg en una columna de destilación fraccionada. Se desea obtener un destilado que contenga 98% mol de heptano y un residuo que contenga 99% mol de etilbenceno. La alimentación será liquido saturado y la relación de reflujo será igual a 1.8 veces la relación de reflujo mínima. Calcule el número de platos ideales y la cantidad de calor involucradas en el condensador y en el rehervidor. 7.-Se va a destilar una mezcla equimolar de n-hexano y n-octano en una columna de platos que operará a una atmosfera de presión. Se van a tratar 100 lbmol/h de mezcla de alimentación para obtener 50 lbmol/ h de destilado que contenga 95% mol de n-hexano. La columna operará con una relación de reflujo igual a 1.5 veces la relación de reflujo mínima. La alimentación entrará a la columna como mezcla de vapor y liquido con 60% de vapor. Calcule el número de etapas ideales y el plato de alimentación.

8.-Se va a destilar en una columna de platos una solución equimolecular de benceno y tolueno. La operación se va a llevar a cabo a P atmosférica y se pretende recuperar en el destilado el 97% del benceno alimentado. La columna va a operar con una relación de reflujo equivalente a 2.6 la relación de reflujo mínima y se desea obtener el producto destilado que contenga una concentración del 98% mol de benceno. La alimentación se introducirá a la columna a 93ºC. Calcule el número de etapas ideales y el plato de alimentación.

9.-Una solución equimolecular de metanol y agua se alimenta a una columna de destilación para obtener un producto destilado que contenga 98% mol de metanol. Se quiere recuperar el 95% mol de metano que entra en la alimentación, operando con una relación de reflujo igual a 2.5 la relación de reflujo mínimo. La columna operará con un condensador total. La solución se precalentará y entrará a la columna a una temperatura de 170ºF. Calcule el número de etapas ideales y el plato de alimentación.