Problemas Destilacion

7/23/2019 Problemas Destilacion

1/19

Problema N 1Problema N 1

Destilacin fash

Una mezcla de composicin molar 45 % de benceno y 55 % de tolueno, es sometida a destilacin fash a una presin de1 atm. Si denominamos fa la raccin de moles de alimentacin que se aporizan y abandonan el equipo representar lassi!uientes ariables en uncin de f"

a# $a temperatura de aporizacinb# $a composicin del lquido que sale del separador apor&lquido

c# $a composicin del apor que sale del separador apor&lquido

$os datos de equilibrio a 1 atm '!uran en la tabla si!uiente"

(raccin molar de benceno )emperatura*+x y

1. 1. -../4 ./- -1.4.-0 ./4 -..2- ./ -5..2 .-5 -0./.0 .- -/..5 .21 /.

.455 .02 /.2.41 .0 /5.

.05 .5-5 /0.5.5 .54 /2.2./ .5 //..1- .4 1./

.1 .1 10..0 .1 12./. 11.4

Solucin:Solucin:

Grfica de EquilibrioGrfica de Equilibrio

45,0=Fx

Balances de masas

1) BDF +=2) DyBxFx DBF ... +=

eali!ando los ar"ificios ma"em"icos corres#ondien"es, se ob"iene:

fxx

ffy F+= )1$ %&nea de '#eracin


2/19

(enominamosf

fm

)1$ = $endien"e de la ec"a)

ara dis"in"os *alores de de m, ob"enemos la si+uien"e "abla

f x y m T eb(mezcla)

0 0,45 0,675 93,5

0,2 0,4 0,635 4 950,4 0,36 0,59 1,5 96

0,6 0,325 0,545 0,66 97,5

0,8 0,29 0,5 0,25 99,5

1 0,205 0,45 0 102

x,y en funcin def

T en funcin def

Problema N 2Problema N 2Se necesita separar parcialmente por destilacin una mezcla de benceno tolueno de composicinx03 .52 en moles de

benceno. $a alimentacin in!resa al equipo de destilacin as *+. Se eri'ca un pasae al estado de apor del 45 % dela alimentacin. eterminar"

a# las composiciones de lquido residual y apor !enerado.b# $a temperatura a la que se eect6a la operacin.c# $a cantidad de calor necesaria para realizar la operacin.


3/19

7n la tabla 1 se presentan los alores de equilibrio.

Solucin:Solucin:

22,1)1$

45,0

)$5,0

==

==

ffm

f

BencenoxF

Grfica de EquilibrioGrfica de Equilibrio

a) %as com#osiciones del des"ilado - del fondo son:

(el +rfico se ob"iene/,0

4,0

==

D

B

y

x

En el (es"ilado: el / es de benceno - el 1 es de 3olueno. En el ondo: el 4 es de benceno - el 5 es de 3olueno.

b) %a "em#era"ura de o#eracin es de / 6

c) 6alor necesario #ara reali!ar la o#eracin:

(a"os Kcal/(Kg*C) = Kcal/Kg PM (Kg/Kmol)

8enceno .4 / 2-)olueno .40 / /


4/19

[ ] [ ]

[ ] [ ]

Kmol

KcalQ

hhQ

Kmol

Kcalh

Kmol

Kcalh

ttcpxyttcpyh

KmolKcalh

CCKmol

KcalC

CKmol

Kcalh

ttcpxttcpxh

hdonde

hhhQ

BD

D

D

BencenoesBencenoToluenoesToluenoD

B

B

esBencenoesToluenoB

F

BDF

//,511

55,0.45,0.

2,/5

020)0/.$54,.0/744)0/.$2.42)./,01$

).$..).$).1$

5,405.2

)0/$.

54.).4,0$).0/$.

2,42)45,01$

).$.).$).1$

0

)$)$)$

)$)$

=

+=

=

+++=

+++=

=

+=

+==+=+

Problema N 3Problema N 3Una mezcla posee la si!uiente composicin en raccin molar" .- n&he9ano, .4 n&heptano y el resto consisten en n&octano. :or destilacin fash a 1 atm se lo!ra eaporar el 0.5 % de la alimentacin. Se desea determinar"

a# $a temperatura de operacin en el separadorb# $a composicin de la raccin aporizada.c# $a composicin del lquido residual.

Solucin:Solucin:

i

ii

x

yK

f

x

x

x

=

=

=

=

=

25.0

2.0

42.0

7.0

7

iii

i

F

i

i

F

ii

F

i

Kxy

Kf

xx

f

f

fx

xK

f

fx

f

xy

.

)1.$1

)1$

.

)1$

=

+=

=

=

Se cons"ru-e la si+uien"e "abla:Se cons"ru-e la si+uien"e "abla:

T K6 K7 K8 X6 X7 X8 Y6 Y7 Y8 X Y170 1,30 0,52 0,24 0,35 0,54 0,38 0,46 0,28 0,09 1,28 0,83

180 1,50 0,61 0,28 0,32 0,50 0,36 0,48 0,31 0,10 1,19 0,89

190 1,70 0,73 0,35 0,29 0,46 0,34 0,50 0,33 0,12 1,09 0,95


5/19

200 1,90 0,89 0,40 0,27 0,41 0,32 0,51 0,36 0,13 1,00 1,00

210 2,30 1,00 0,50 0,23 0,38 0,29 0,53 0,38 0,15 0,90 1,06

220 2,60 1,20 0,57 0,21 0,34 0,27 0,55 0,41 0,16 0,82 1,11

Se cons"ru-e el si+uien"e GrficoSe cons"ru-e el si+uien"e Grfico

esul"adosesul"ados

3em#era"ura de se#aracin FTsep 200=6om#osiciones de la fraccin *a#ori!ada - del l&quido residual

2.0

41.0

2.0

1.0

.0

51.0

7

7

=

=

=

=

=

=

x

x

x

y

y

y


Destilacin dierencial o abierta

Un total de 1 ;mol la composicin de cabeza, cuando el - % de los moles se hayan aporizado?

) *( ; +2 ; +- 9+2 y+2- 1, ,441

1, ,40

4 1, ,55


6/19

5 1,5 ,05

0 1,55 ,255

2 1,2- ,-0

- , 1,

Solucin:Solucin:

hKmolB

hKmolD

hKmolF

8.20

8.70

8.100

===

,0=Fx

Se "iene que 6um#lir que reaxy

dx

B

F ox

x==

= 0/.120

100lnln

3abla de 9alores

T (F) K7 K8 X7 Y7 1/(y-x)

228 1 0,441 2,268 1,000 1,000 -

230 1 0,46 2,217 0,964 0,984 51,85

240 1,2 0,55 2,182 0,692 0,831 7,22

250 1,35 0,65 2,077 0,500 0,675 5,71

260 1,55 0,755 2,053 0,308 0,478 5,90

270 1,78 0,86 2,070 0,152 0,271 8,42

280 2 1 2,000 0,000 0,000 -

Grfica

6lculo del rea #or a#roimacin median"e "rin+ulos - rec"n+ulos

;rea 1 725,01,0.75,0.2814,.1,0 =+=;rea 2 05,01,0.,0.281,5.1,0 =+=;rea ,00,0.2,0.2815,5.0,0 =+=

;rea acumulada < 1.17, que es a#roimado al *alor 1,0/

ara es"e *alor de rea, le corres#onde un *alor de 44,0)$ =Bx (Composicin de Heptano en el Fondo

5,070

20.44,0100.,0..)$ =

=

=

D

BxFxy BFD (Composicin de Heptano en el Destilado


7/19

5,044,011)$)7$ ===

BB xx (Composicin de !ctano en el Fondo

25,05,011 )$)7$ === DD yy $Composicin de !ctano en el Destilado

Problema N 5Problema N 5Si la olatilidad relatia de la mezcla heptano&octano del problema 4 puede considerarse constante realizar el c>lculo dela composicin del lquido de ondos aplicando la ecuacin

ln@(


8/19

45,2=45,0=Fx

204,1

)1$

)1$ln

)1.$

)1.$ln

1

1ln =

+

==

F

B

FB

BF

x

x

xx

xx

B

F

(ebo encon"rar el *alor de Bx en donde se cum#le la condicin

3an"eo

702,01/7,01

1/7,0

)$

)$

==

=

ToluenoB

BencenoB

x

x

442,0

557,0

0

0.1/7,0100.45,0..

)"an$

)$

)"an$

=

=

==

o!cD

BencenoD

BFoHepD

y

y

D

BxFxy


Recticacin

Se desea separar una mezcla lquida de benceno&tolueno en una torre raccionadora que opera a 11 :a de presin.

$a alimentacin de 1 ;mol contener /5% de benceno y 5% de tolueno y el producto de ondo 1% debenceno y / % de tolueno. $a relacin de refuo es 4"1. eterminar"

a# $as corrientes de destilado y ondob# 7l n6mero de platos tericosc# $a posicin del plato de alimentacin.

Datos de equilibriots 9 y

-.1 1. 1.-5 .2- .// .5-1 .222/5 .411 .0

1 .5- .45015 .1 .01

11.0 . .+apacidad calor'ca promedio de la alimentacin de 15/ ;C


9/19

(a"os

55.0

45.0

100

=

=

=

t

"

F

F

x

x

hKmolF

05.0

/5.0

.54

=

==

t

B

D

D

F

x

x

CT

/0.0

10.0

=

=

t

"

B

B

x

x

Balances

1/4,00//,2

),5475,/$>15/)$

72.57)/5,010,0$

)/5,045,0$.100

)$

)$.

.).$.

1,4172,57100

...

=

=

=

=

=

=

+=

===+=

+=

F"p

D#

DF

#DF

BDF

TTcf

h

Kmol

xx

xxFB

xBxBFxF

h

KmolDBFDBDF

xBxDxF

l

"""

"TC

CCC

C

pendientef

f

=+

=

75./275.2/0

75.2121.01,.05411.0/5

571.0/0

14.1

Equilibriox y

1 1

0,78 0,9

0,581 0,777

0 ,4 11 0,632

0,258 0,456

0,13 0,261

0 0

GrficaGrfica


10/19

1/.01

5.1>

1,144.01

min

min

min

=+

==

==+

op

D

op

D

$

x$$

$$

x

El n?mero de #la"os "ericas es de a#roimadamen"e ,5

%a #osicin #"ima del #la"o de alimen"acin es el 5 la"o

Problema N 8Problema N 8Una solucin metanol@D#&a!ua@8# de composicin 5% p


11/19

$os datos d7 equilibrio se consi!nan a continuacin"

9 y Fl@9#;C


12/19

h

K,DHQQ

HH

D

QH

D

QHDQ

HH

HQ$

KmolK,Q

KmolK,H

KmolK,H

htnB

htnD

'D'B'F

BDF

x

Kmol

K+*

K+

Kmol

Kmol

K+

K+

Kmol

K+

K+*

n

n

nn

n

n

n

BB

-C

-D

C

D

CD

-.

.

.

-

DBF

B

*me)cla

,

min

,

,

min

min

,

min

10>72.7.0

/0/>)420000$>)$

>

1.0

000

7700

420

5/0./0/.>>>

01.001004.0

07.17100

5.5

17

//

2

1

min

1

1

1

===

=

+=+

=

=

=

=

=

=

==+=

+=

=

==+=

+

+

+

Kmol

K,H

B

QH

B

QHBQ

Kmol

K,Q

B

BB

BB

,200

>

2700

@

min

@

min

=

+=+

=

=


13/19

/7.0

2.50/5

40000

4200

72.10

10>/14.7

4500

$>

.1>5.1

$

2

,

,

2

@

,

min

@

min

2

2

1

min

=

==

=

=

=

==

=

==

+=

+

$

Q

H

H

HH

HQ$

h

K,Q

h

KQ

Kmol

K,Q

H$Q

$$

HQQ

.

-

-.

.

B

C

.!#

!#

BB

n

De los GrficosDe los Grficos

A &nimo de e"a#as "ericas: 5 Etapas5 Etapas

A de E"a#as 3ericas $6ond. '#era"i*a): 9 Etapas9 Etapas

Problema N 9Problema N 9+onsiderando que la curas de entalpa apor lquido corresponden a una solucin de comportamiento ideal, resoler el

problema anterior aplicando el mBtodo de Gc+abe&)hiele.atos necesarios"+alor latente aporizacin a la temperatura de pto de burbua alimentacin" Getanol 3 140.2 HC


14/19

htnB

htnD

'D'B'F

BDF

DBF

5/0.2/0/.2>>>

==

+=

+=

4/.01

/5.05.1.

5.015.0

5.01

min

min

min

=+

==

===+

!#

D!#

DD

$

x$$

x$

$

x

A de #la"os "ericos < /

osicin del #la"o de alimen"acin < 5

Problema N 10Problema N 10+on la inormacin obtenida en la resolucin del problema 2& mezcla de benceno Jtolueno, determinar"

a# 7l n6mero de platos reales si la e'ciencia !lobal de la torre es 7o3 .025b# 7l n6mero de platos reales si la e'ciencia de Gurphree puede relacionarse con"

9 7GK1. .00.2- .0-.5-1 .21.411 .2.5- .00.1 .01

. .5c# 7l di>metro de la columna si " elocidad apores3 ./m


15/19

atos"

< C $ 4. 9 . 22.4 . $2 D "). 0) 8$. c . 00 . # . 2 )

donde" i>metro @m#t3 temperatura media de los apores @*+#p3 presin media absoluta @mmF! , at. :a#c3 elocidad e los apores @m


16/19

A de #la"os reales < 11


Destilacin de multicomponentes

Una corriente lquida de composicin 1.0% +F- , 14.% i &+4F1 , 10.2 % n &+4F1, 15.00% i J+5F1, 12.-- % n J+5F1 y 4.4 % n J+0F14, se someter> a destilacin para obtener un producto de cabeza que conten!a el /5 % del n&+4F1 alimentado y un producto de ondos que conten!a el /- % de los moles alimentados de i J+5F1. Si la columnaopera a 1.2 atm. eterminar" a# el mnimo n6mero de platos para lo!rar la separacin. b# la composicin m>s probabledel destilado y el ondo, c# el refuo mnimo, d# el refuo operatio y el n6mero actual de etapas si Sm) 6om#onen"e cla*e li*iano $nbu"ano)

1. > 0./5 < 15.55 mol nbu"ano des"ilar

1. F 15.55 < 0.72 mol nbu"ano fondo

>) 6om#onen"e cla*e #esado i#en"ano

15. > 0./7 < 15.5 mol i#en"ano des"ilar

15. F 15.5 < 0.1 mol i#en"ano fondo

Comp.Comp. !! DD ""6060 DD#"#"

6060 ""4040

DD#"#"4040


17/19

6 1. 1. ./ 0.5 0.45i64 14. 14. 1.45 /.77 1 14.n64 1. 15.55 1.01 15.40 0. 22.21i65 15. 0.1 0.7 0.72 0.24 1.2/

1.55 2.45 7.27

Comp.Comp. !! $$ ""160160

$$#"#"160160

""140140

$$#"#"140140

6 1. 0.72 4.1 . . 2.1i64 15. 15.5 2 0. 1.5 2.02n64 1.77 1.77 1.5 27.0 1.2 21.4i65 4.4 4.4 0.2 21. 0.4 14.7

7.45 7.4 1.//

FT

FFT

FFT

"ur"u1a

e"ull

100./72

4.5114

1420>//.14.7

//.145.7140

4.5120>45.227.7

55.127.740

=+

=

=

+=

=

+=

/.1.0

5.15>

72.0

55.15ln).2ln$>

1.0

5.15>

72.0

55.15

72.0

/5.1

G>

minmin

,

min

min

=

=

=

==

00

d

"

"

d 0

0

B

>) 6om#onen"e cla*e li*iano

057.01.0

5.1>)2/.$ /. == "

"

d

>) 6om#onen"e cla*e #esado

04.01.0

5.1>).0$ /. == d

"

d

Comp.Comp. !! 10025K

min0%% bb

6 1. .5 ./ 1.25>10

1. 5./>10

i64 14. 2. .2/ 1.2>104 14.2 0.05/n64 1. 1./5 2.7 15.5 0.72i65 15. 0.72 1 0.1 15.5n65 1.77 0. 0. 0.122 0.04 1.76 4.40 0.21 0.21 2.4>105 1.7>105 4.4

ara el 1 com#onen"e ms li*iano que el 66% $i6 4)

5.1.15

1.0>

17.2

2/.7.2

.1

55.15>

17.2

12/.

4

=

+

=

Cif

d

Hl ser el *alor de d8f ma-or que 1I i6 4 - "odos los com#onen"es ms #esado que el i64no se dis"ribuirn en la !ona des"ri##in+ de la columna.


18/19

ara el 1 com#onen"e ms #esado que el 66 $n6 5)

1.0.15

1.0>

17.2

.07.2

.1

55.15>

17.2

11.0

5

=

+

=

Cnf

d

Hl ser el *alor de d8f menor a ceroI n65 - "odos los com#onen"es ms #esados que el n6 5 no se dis"ribuirn en la !ona derec"ificacin de la columna.

7.20.1

7.2

05.1.15

.1

==

==

FH

-

K

K

x

x

El *alor de < 1./ da"o e"ra&do de la fi+ura 10.5 del ado.Es"e *alor debe ser cJequeado con la ecuacin:

ii

ii f

>

Comp.Comp. ffii ii ii& f& fii ' 1.39' 1.39 ' 1.413' 1.413

6 1. ./ 10.7 1.5 1.5i64 14. .2/ 4.15 24.72 25.12n64 1. 2.7 7./ /.5 40.2/i65 15. 1 15. 40.1 ./2n65 1.77 0. 1. 22.21 21.426 4.40 0.2 7./5 ./2 .

4.4 0.04

Comp.Comp. ddii ii ii* d* dii VVRPRP

6 1. ./ 10.7 1.5i64 14. .2/ 4.15 25.12n64 1. 2.7 7.2i65 15. 1 0.1 0.27


19/19

Sm8S %0891 1 %0891 S0.2 0.517 0.472 /.450.4 0.554 0.44 1/.0. 0. 0. 11.2

Ksando la relacin de ensLe #ara la rec"ificacin

.205.15

.15

72.0

.1

G>

cos4,4

/7.41.0

.15>

.1

55.15

G>

,

,

min

min

===

=

===

d

f

f

d

teriplatos0

d

f

f

d

0

0

5.0

50.4.4

4.4

50.

=+

=+

=

*0

0

*

2.1800/7.0

012.0>

1.0

15.0>

55.1

45.7lo+>20.0lo+

2

=

= *0

*

0

Documents

Problemas Destilacion