Resolución De La Práctica Calificada De Termodinámica Ii Para Ingeniería Química

RESOLUCIÓN DE LA PRÁCTICA CALIFICADA DE TERMODINÁMICA II PARA INGENIERÍA QUÍMICA Nombres y apellidos: Cristhian Daniel Condori jara Código: 140922 1. En una refinería de petróleo, una mezcla equivocar de n-pentano, n-hexano, n-heptano; se alimenta a un SEPARADOR de evaporación instantánea, que opera a una presión de 750 KPa. Si la composición del n-heptano en el producto liquido debe ser igual a 0.4536. ¿Cuál es el valor requerido de T. y cuál es el valor de  . Nota: considere valida la ecuación de Raout. Asimismo la presión de vapor de los componentes puros está dada  por las siguientes ecuaciones de Antoine.



 = 13.8183   2477.07   233.21  = 13.8216   2697.55   224.37  = 13.8587   2911.32   216.64 Donde T=°C y

 =KPa. Solución

Datos: 

Sistema n-pentano / n-hexano/ n-heptano



Alimentación equimolar

 

  = 0.4536 Ley de Raoult: a.  b. c. d.

  =   = 0.3333

  =  

  = 1.0   =      =     = ∑  =       ∑

Ecuaciones de evaporación instantánea.   



 

  =        =          = + +− −   /  = −   =  /  =  

 = 1

componente

xi

Zi

P

Tsup

nc5

0.2126

0.3333

750. 00

149. 94

nc6

0.3342

nc7

0.4536 1.0004

Ki

V

Yi

1561. 38

Pi sat

2. 0818

0.5250

0.4426

0.3333

746.14

0. 9949

0.3333

371.26

0. 4950

0.3325 0.2245 0.9996

2. Un sistema binario de las especies 1 y 2 consiste en fase de vapor y de fase l iquido en equilibrio a la temperatura T. la fracción molar global de la especie 1 en el sistema es   = 0.65.  ɣ = 0.67 ɣ  = 0.67  = 32.27   = 73.14  a)  b) c)

Asumiendo la valides de la ecuación 10.5. ¿sobre qué intervalo de presiones, el sistema puede existir como dos fases, a la T y   dadas? Para una fracción molar de la fase liquida   ¿Cuál es la presión P y la fracción molar V del sistema es vapor? Muestre si el sistema exhibe azeotropo o no.



   = 0.75

Solución a) Datos:   = 0.65;  = 73.14   = 32.27    =?   =? Procedimiento

   =  ɣ = exp0.67 ɣ  = exp0.67   =    

Hallamos    

Componente

zi = xi

gi

pi sat (Kpa)

Pb

1

0.65

1.08553722

32.27

56.7447991

2

0.35

1.3272047

73.14

   =  ∑  = 1.0   =  ɣ      = ɣ   = ∑ 

Hallamos    



ɣ  





  



  − Con   hallamos    mediante la formula    =    ;   = 1   −  ɣ = exp0.67  ɣ  = exp0.67  Corregimos   mediante la formula de   = haciendo que      = 0 ∑  Suponemos una

mediante la formula

ɣ  

    = ɣ

Componente

zi=yi

pi sat (Kpa)

Pr

xi

gi

Pr 2

1

0. 65

32. 27

44. 6482286

0. 69713167

1. 06338645

44. 6482314

2

0.35

73.14

0.30286833

1.38488212

delta Pr 2. 8345E- 06  

xi 0. 84572175 0.15427818 0.99999994

Solución b) Datos:

   = 0.75   = 0.65  = 32.27   = 73.14   =?  =? Procedimiento: ɣ = exp0.67 ɣ  = exp0.67 Suponemos una    









  =  Hallamos   =  ɣ   − Hallamos  = − Hallamos   =    Con

Componente

zi

xi

gi

pi sat (Kpa)

P sup

ki

1

0.65

0.75

1.04276413

32.27

51.9800591

2

0.35

0.25

1.45772208

73.14

0.6473636 2.05112874

V 0.37810429

yi 0.4855227 0.51372293 0.99924563

Solución c) Datos:    =   = 32.27   = 73.14  Procedimiento:  







  =  ɣ   como   =   entonces:  = ɣ   )  (..)    = 0    =  .( = . = 0.8622     .    = 1    = .(  =  = 0.2258   ) (..) Como ambos valores de   son menores que 1, no existe azeotropo.

3. Para el sistema benceno(1)/ tolueno (2)/ etilbenceno (3), la presión de vapor de los componentes está dado  por la ecuación generalizada:

 =        ;:        ° 

Donde las constantes están dadas en la siguiente tabla: componentes  benceno tolueno etilbenceno

Ai 13.8858 13.9987 14.0045

Bi 2788.51 3096.52 3279.47

Ci 220.79 219.48 213.2

Considerando valida la ecuación de Raoult: a) P y  , dado que T=105°C;   b) T y  , dado que P=95KPa; 

   

  = 0.45;  = 0.32   = 0.52;   = 0.28 Solución a)

 

  





Con T=105°C

  = exp  +      ∑   = 1.0   =       =   = ∑ 

   =

    

componentes

Yi

Ai

Bi

Ci

T

Pi sat

yi/pi sat

benceno

0.45

13.8858

2788.51

220.79

105

205.732078

0.00218731

P

Xi

86.2065483

0.18856052

tolueno

0.32

13.9987

3096.52

219.48

86.1144579

0.00371598

0.32034221

etilbenceno

0.23

14.0045

3279.47

213.2

40.3738871

0.00569675

0.49109728

1

1

Solución b)  



 









 Con   hallamos  para cada componente   = exp  +   ∑   = 1.0   =       =   = ∑  Suponemos T

   =

    

En Excel, con la función buscar objetivo establecemos que la celda

 = ∑   sea igual a 95  

cambiando la celda del valor de la temperatura.

Ai

Bi

Ci

P

t sup

13.8858

2788. 51

220. 79

95

105. 647633

13.9987

3096.52

14.0045

3279.47

Pi sat

yi/pi sat

P 94. 9997961

Xi

209. 255445

0. 002485

0. 23607459

219.48

87.7670719

0.00319026

0.30307429

213.2

41.2279768

0.00485107

0.46085112 1

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