ejercicios de clase (1)
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Ejercicio 01: Una columna de platos a contracorriente y en estado estable se va a usar para separar etanol y agua. La alimentación contiene 30% de etanol y 70% en peso a 40 ºC. El flujo de alimentación es 10000 kg/h. La columna funciona a 1kg/cm2 de presión. El reflujo regresa como líquido saturado. La relación de reflujo L/D es 3.0. Se desea una composición en la corriente de fondo de xB = 0.05 (fracción en peso de etanol) y una composición de destilado de xD = 0.80 (fracción en peso de etanol). El sistema cuenta con condensador total y un vaporizador parcial. Determine: D, B, QC y QR.
Ejercicio 02.100 moles/h de una solución 60 % mol de C6 y 40 % mol de C7 va a ser separada en un producto de tope cuya composición debe ser 97 % mol de C6 y un producto de fondo con 96 % mol de C7 en una torre de destilación operada a 1 atmósfera de presión. La carga es un líquido saturado. Use una relación de reflujo 1,25 veces el mínimo. El reflujo es también líquido saturado. Determine:a. Cuantos moles/h se obtienen por el tope y fondob. Cuantas etapas teóricas se necesitan.
Ejercicio 03: Se desea diseñar una columna de rectificación continua de pisos de campanas para obtener un destilado conteniendo 96% en moles de benceno y 4% de tolueno, partiendo de un alimento que contiene 40% en moles de benceno y está inicialmente a 20 ºC. El alimento se introduce en el piso adecuado con un caudal de 200 kmol/h. La cantidad total de destilado recogido debe ser el 36% (en moles) del alimento introducido. El alimento antes de entrar a la columna debe precalentarse en un intercambiador de calor que consumirá 1000 kg/h de vapor de agua. Se utilizará vapor de agua indirecto como elemento calefactor de la columna. El consumo de vapor de calefacción debe ser de 3500 kg/h. Calcular:a) Pisos reales si la eficacia individual es el 50%.b) Piso real en el que se introducirá el alimento.
Datos:• El líquido de reflujo se devuelve a la columna a su temperatura de ebullición.• Calor latente de condensación del vapor de agua a la presión a la que está sometido = 520 kcal/kg• Calor latente de las mezclas benceno-tolueno: 7220 kcal/kmol. Se supondrá constante e independiente de la composición y la temperatura.• Calor específico medio de la mezcla benceno-tolueno del 40% (molar): 37,1 kcal/kmol·K
Ejercicio 04: Una mezcla de 54,5 % moles de benceno en clorobenceno, en su punto de burbuja, se introduce como alimentación continua al plato inferior de una columna. La columna esta equipada con un ebullidor parcial y un condensador total. En el ebullidor se comunica suficiente calor para que V’/L’ sea igual a 0,855 y la relación de reflujo L/V en la parte superior de lacolumna se mantiene constante e igual a 0,50. En estas condicionesCalcule:1. Relación de reflujo de operación2. Composiciones de los productos destilados y residuo3. Para una eficiencia de Murphree del vapor igual al 40 %, encuentre el número de platos de la columna.
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0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.000.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Diagrama de equilibrio sistema Benceno - Tolueno a 1 atm
x, Fracción molar en el liquido de benceno
y, F
racc
ión
mol
ar e
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vap
or d
e be
ncen
o
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0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 175
80
85
90
95
100
105
110
115
Diagrama Temperatura - Composición sistema Benceno - Tolueno a 1 atm
y-x, Fracción molar benceno
Tem
pera
tura
, ºC
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0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Benceno - Clorobenceno