Esami di abilitazione all’esercizio di Ingegnere Sessione di Novembre 2000

Esercizio 1: Distillazione binaria operata in una colonna a riempimento

Una corrente di 5000 kg/h di una miscela composta al 50% in peso di metanolo ed acqua alla temperatura di 25 °C deve essere separata mediante distillazione binaria. Si intende ottenere un distillato al 95% in peso di metanolo, effettuando un recupero del metanolo pari almeno al 99% del metanolo presente nella corrente alimentata. La corrente di coda deve lasciare il sistema alla temperatura di 38°C e quindi se ne utilizza il calore sensibile per effettuare un preriscaldamento dell’alimentazione mediante uno scambiatore a fascio tubero e mantello.

Si intende effettuare l’operazione mediante una torre a riempimento, operando con un incremento del 50% del rapporto di riflusso minimo. Il condensatore di testa opera condensando completamente la corrente di vapore in ingresso, mentre il ribollitore di coda è parziale.

Per il riempimento si utilizzino anelli Raschig in ceramica da 75 mm e si dimensioni il diametro di colonna imponendo una perdita di carico specifica pari a 42 mmH2O per metro di riempimento. Si calcoli:

a) il diametro della colonna; b) l’altezza del riempimento; c) la posizione ottimale nella quale inserire l’alimentazione in colonna. d) Si dimensioni infine lo scambiatore di calore necessario per il preriscaldamento della corrente di

alimentazione con quella di coda. Per lo scambiatore si utilizzino tubi da ¾ in OD BWG 14 lunghi 16 ft, disposti con passo triangolare di 15/16 in. Si assuma una perdita di carico ammissibile per entrambi i lati pari a 15 psi.