trabajo de separacion

8/16/2019 Trabajo de Separacion

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PROBLEMA 1: Una columna de destilación que opera a 1 atm de presión

ha de separar una corriente de 100h

mol

de una mezcla que contiene

0! mol de "enceno en tolueno para o"tener un producto de tope de

#$! mol de "enceno % #&! mol de tolueno en el producto de 'ondo si la

alimentación es una mezcla de (apor)l*quido que contiene +,! mol en

(apor % la relación de re-u.o utilizado es de /, determinar el nmero

de etapas de equili"rio reales si la e2ciencia 3lo"al del proceso es $0! 4

5atos: : 5atos de eauili"rio del sistema Benceno ) tolueno a lat*n4

6 0 01 0+ 0/ 0 0

,

07 0$ 0#1 0#7 0#& 1

8 0 0+1 0/$ 04,1 07

0$

+

0$ 0&7 0& 0# 0#, 1

9OLU;APA9 5E E?U;L;BR;O REALE9

9a"emos por la de2nición "@sica:

η

T R

N N =


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1414 @lculo de de la E2ciencia lo"al del Proceso 5enunciado: r C

0$0

14+4 @lculo del =mero de Etapas de Equili"rio >eórico

9e o"tiene 3r@2camente lue3o de interrelacionar el dia3rama de

equili"rio las composiciones molares de las corrientes % las l*neas de

operación as*:

14+414 onstrucción del dia3rama de equili"rio 9e constru%e con

los dalos de equili"rio disponi"le

14+4+4 @lculo de las composiciones molares de las corrientes

a4 @lculo de 6 5

5e enunciado : 6 5 ) 0#$

"4 @lculo de 6 9

5e enunciado : 6 B ) 00+

c4 @lculo de z D

5e enunciado : 6 B C 00

14+4/4 @lculo de las l*neas de operación

a4 L*nea de operación de la zona de recti2cación

Para trazar esta l*nea se requiere conocer la nue(a ordenada en el

ori3en laque se o"tiene mediante:

1+=

R

xb D

+F

a4l4 @lculo de 6 5

5e enunciadoG 6 5 C 0#$

a4+4 @lculo de R

5e enunciado : R ) /,

5e modo que al reemplazar en +F se tiene:

2156,015,3

97,0=

+

=b

"4 L*nea de alimentación

9e de"e conocer la inclinación de esta l*nea por lo que utilizamos la


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de2nición:

qq m.arctanθ

/F

"4l4 @lculo de mq

Aplicando la de2nición:1−

=

q

qm

q

F

"4l4l4 @lculo de q

LD 9a"emos que F

Lq F =

,F

"414 1414 @lculo de LD

Por enunciado sa"emos que la alimentación es una mezcla de (apor)l*quido con un contenido de +, ! mol de (apor por consi3uiente se

deduce que LD es $, ! mol de l*quido4

B1414+4 @lculo de D

5e enunciado

h

mol F 100=

Entonces en ,F:

75,0100

75==q

Lue3o en F :

3175,0

75,0

1−=

−

=

−

=

q

q M q

Dinalmente en /F la inclinación de la l*nea de operación ser@:

º43.108180565,71)3arctan( =+−=−=qθ

c4 L*nea de la zona de a3otamiento

9e traza uniendo la intersección de las l*neas de operación de

recti2cación % de alimentación con la composición del producto de 'ondo

u"icado en la l*nea de ,H


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on los trazos de las l*neas en el dia3rama de equili"rio procedemos a

escalanear para determinar las etapas de equili"rio teóricos necesarios

resultando :

=> C1+ etapas de equili"rios

Dinalmente en 1F se tiene:

...1814,177,0

12 Rptarealesetapas N R ≅==


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D&D ' 0.LD

B

&B ' 0.

)

EJERCICIO 2: E$ *$a co"*m$a +*% co$,ta -% ,%i, %taa, -% %+*i"i/rio ,%

ha -% ,%arar m%c"a, /i$aria,. La a"im%$taci$ ,% i$gr%,a a ,* *$to

-% /*r/*a a tra3, -% r%h%r3i-or. % *ti"iara *$ co$-%$,a-or tota" #

r%*o r%tor$ara a "a co"*m$a a ,* t%m%rat*ra -% ,at*raci$. E" ca*-a"

-% r%*o %, -% 0.5,mo". E" ca*-a" -% a"im%$taci$ ,%r7 -%" , mo" # "a

como,ici$ -% a"im%$taci$ %$ ,* como$%$t% 3o"7ti" %, -% 50 ,%

,*o$% +*% "a 3o"ati"i-a- r%"ati3a %, co$,ta$t%

α AB=2 ara "a r%,i$ -% "a co"*m$a # %" i$t%r3a"o -% t%m%rat*ra %$

"a mi,ma. 9am/i$ ,% ,*o$% *o mo"ar co$,ta$t%. :a"c*"ar;

1. La +*i-o %$ "a o$a -% r%cti?caci$

4. La, corri%$t%, -% 3aor # ">+*i-o %$ "a o$a -% agotami%$to.

SOLUCION:


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1. :AL:ULO DE LA :OM!OI:I@ DEL :OM!OE9E E EL

!RODU:9O DEL )ODO

% ha -% -%t%rmi$ar m%-ia$t% *$ c7"c*"o it%rati3o ,*o$i%$-o

3a"or%, ara "a, corri%$t%, -%" -%,ti"a-o.

1.1.*o$i%$-o ; D=0.25 mol

s D=0.25s

mol

a/%mo, +*% %" /a"a$c% -% mat%ria %$ "a corri%$t% -%"-%,ti"a-o +*%;

d A= D × x D=0.25×0.9=0.225mol

s

A-%m7, or /a"a$c% -% mat%ria a"r%-%-or -% co$-%$,a-or;

V 1= L

0+ D=0.5+0.25=0.75

mol

s

D% mo-o +*% "a or-%$a-a %$ %" orig%$ -% "a ">$%a -%

o%raci$ -% "a o$a -% r%cti?caci$ ,%r7;

b= D × x D

V =

0.25×0.9

0.75 =0.300

R%,*"ta$-o "a como,ici$ -%" como$%$t% A %$ %" ro-*cto

-%"


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b A=f A−d A=0.5−0.225=0.275mol

s

B= F − D=1−0.25=0.75mol

s

!or "o ta$to; xB=0.275

0.75 =0.367

!ara comro/ar %,t% r%,*"ta-o gra?camo, a"ica-o "a

-%?$ici$;

y A= α . x A

1− x A+α x A

E$ "a ta/*"aci$ ,ig*i%$t%;

x A 0 0.1 0.2 0.= 0.4 0.5 0.6 0.C 0.8 0. 1

y A 00.18

20.==

=0.46

20.5C

10.66

C0.C5

0.824

0.88

0.4C

1


8/24

0 0.10.20.=0.40.50.60.C0.80. 10

0.1

0.2

0.=

0.40.5

0.6

0.C

0.8

0.

1

LIEA DE EQUILIBRIO

Li$%ar (

X

Y

E$ %" gra?co ,% o/,%r3a +*% ,o$ ci$co %taa, %ro "a

como,ici$ %$ %" trao 3%rtica" 0.48 $o coi$ci-% co$ %"

ca"c*"a-o xB=0.367 or "o ta$to %, $%c%,aria otra

,*o,ici$.

1.2.*o$i%$-o; D=0.18 mol

s

a/%mo, +*% %" /a"a$c% -% mat%ria %$ "a corri%$t% -%"

-%,ti"a-o +*%;

d A= D× x D=0.18×0.9=0.162mol

s


V 1= L0+ D=0.5+0.18=0.68mol

s

D% mo-o +*% "a or-%$a-a %$ %" orig%$ -% "a ">$%a -%

o%raci$ -% "a o$a -% r%cti?caci$ ,%r7;


9/24

b= D × x D

V =

0.18×0.9

0.68 =0.238 xB=

bB

B


-%"


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La, %taa, -% %+*i"i/rio coi$ci-%$ %$ ci$co %ro "a

como,ici$ -%" gra?co 0.44 $o coi$ci-% co$ %" c7"c*"o

xB=0.412 or "o ta$to hac%mo, otro ,**%,to.

xB=0.275

0.75 =0.367

1.=.*o$i%$-o; D=0.186 mol

s

a/%mo, +*% %" /a"a$c% -% mat%ria %$ "a corri%$t% -%"

-%,ti"a-o +*%;

d A= D× x D=0.186×0.9=0.167 mol

s


V 1= L

0+ D=0.5+0.186=0.686

mol

s

D% mo-o +*% "a or-%$a-a %$ %" orig%$ -% "a ">$%a -%o%raci$ -% "a o$a -% r%cti?caci$ ,%r7;

b= D × x D

V =

0.186×0.9

0.686 =0.224


-%"


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b A=f A−d A=0.5−0167=0.333 mol

s

B= F − D=1−0.18=0.82mol

s B= F − D=1−0.186=0.814

mol

s

0 0.10.20.=0.40.50.60.C0.80. 10

0.1

0.2

0.=0.4

0.5

0.6

0.C

0.8

0.

1

LIEA DE EQUILIBRIO

Li$%ar (

X

Y

!or "o ta$to; xB=

0.333

0.814=0.409

% o/,%r3a +*% "a, %taa, traa-a, ,o$ ci$co # "a

como,ici$ -% "a 3%rtica" 0.41 co$ %" ca"c*"a-o xB=0.409 .

!or "o ta$to "a como,ici$ -%" ro-*cto -%" t%m 1 ,% ti%$% "o, ,ig*i%$t%, -ato,;


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D=0.186 mol

s

B=0.814 mol

s

=. :AL:ULO DE LA :ORRIE9E DE A!OR LFQUIDO E LA OA

DE AGO9AMIE9O.

=.1. )a,% "i+*i-a

a/%mo, or -ato +*% %" r%*o %, -% 0.5 mol

s # or -%?$ici$

-% -%rram% mo"ar co$,ta$t% +*% "a corri%$t% "i+*i-a %$ "a o$a

-% "a mi,ma. !or "o ta$to;

L=0.5 mol

s

=.2. )a,% 3aor

A artir -% "a -%?$ici$ -% r%"aci$ -% r%*o;

R= L

D=2

!%ro como; D=V − L

E$to$c%,;

L

D

= L

V − L=2

E


13/24

L

V

V

V − L

V

=2

% o/ti%$% -% -%,%%;

L

V =

2

3

D% -o$-%;

V =3

2 L=

3

2 ×0.5=0.75

mol

tiempo

4. :AL:ULO DE LA :ORRIE9E DE A!OR LIQUIDO E LA OA

DE AGO9AMIE9O

!ara %,t% c7"c*"o *ti"iamo, "a -%?$ici$ -% %$-i%$t% -% "a ">$%a

-% o%raci$ -% "a o$a -% agotami%$to c*#o, -ato, -% "o,

*$to, ,% "%%$ -%,-% %" -iagrama i$m%-iato a$t%rior; (0.5H 0.58 #(0.40H 0.40;

m A=0.58−0.409

0.5−0.409=1.879=

L

V

4.1.:a"c*"o ;

E$ "a -%?$ici$;

V =( R+1 ) D−(1−q ) F

:omo +' 1

V =( R+1 ) D=(2+1 )0.186=0.558 mol

tiempo


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1.5 3%c%, -%" r%*o m>$imo # "a a"im%$taci$ i$gr%,a a ,* *$to -%

/*r/*a. U,% %" mto-o !O:KO AAR ara -%t%rmi$ar;

1E" $*m%ro -% %taa, -% %+*i"i/rio t%rico ara "a ,%araci$.

2 "a rotaci$ -%" r%*o mi$imo

= "a, carga, -% ca"or -%" co$-%$,a-or # %" r%h%r3i-or ara a",

co$-icio$%, -% r%*o mi$imo.

- La, ca$ti-a-%, -% "a, corri%$t%, -%" -%,ti"a-o # -%" r%,i-*o

% E" $*m%ro -% %taa, t%rica, # "a %taa -% %"imi$aci$


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D&D ' 0.2

B&B ' 0.04

)'100 mo"Nh40 $:660 $:8

2C5 16C 20.5 15C.5 2=5

=00 185 =0= 1C= 28

SOLUCION:

1. :7"c*"o %" $Pm%ro -% %taa, -% %+*i"i/rio t%rico

E,t% c7"c*"o %, gra?co # %$ $%a -%

/a"a$c% g"o/a" ">$%a -% /a"a$c% -% ca"or # ma,a # "a, como,icio$%,mo"ar%, -% "a, corri%$t%,.

1.1. :o$,tr*cci$ -% -iagrama -% %+*i"i/rioI$t%rr%"acio$%, "a, como,icio$%, %$ %+*i"i/rio ">+*i-o 3aor ,i$

%m/argo or+*% ,% *ti"ia "o, -ato, -i,o$i/"%, -% %$ta"ia ,%


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r%+*i%r% tam/i$ ca"c*"ar %" ra$go -% t%m%rat*ra -% "o,

como$%$t%, a 10 atm.1.1.1. :a"c*"o -%" ra$go -% t%m%rat*ra

Da-a "a r%,i$ -% o%raci$ 10 atm 'C60 mm -% Kg # co$

a#*-a -% "a, %c*acio$%, -% A$toi$% ara ca-a como$%$t%-% "a m%c"a -%t%rmi$amo, rim%ro "a t%m%rat*ra -%

%/*""ici$ $orma" -% ca-a como$%$t% a %,ta r%,i$.

ln PC 6A! =

2697.55

! "B#LL$ C 6+ (−48.78 )=15.8365−

2697.55

! "B#LL$ C 6+ (−48.78 ) % % ..(3)

ln PC 8A! =

3120.29

! "B#LL$ C 8+ (−63.63 )=15.9426−

3120.29

! "B#LL$C 8+(−63.63 ) %%..(4)

1.1.2. :a"c*"o -% "a, como,icio$%, mo"ar%, %$ %+*i"i/rioA"ica$-o "a, -%?$icio$%, -%-*ci-a,.

xC 6= P−ln PC 8

A!

ln P C 6A! −ln PC 8

A! % % % ..[1]

yC 6=ln PC 8

A!

P × xC 6 % % % ..[2]

:o$ "a, %c*acio$%, -% a$toi$% ara ca"c*"ar "a, r%,io$%, -%,at*raci$.

ln PC 6A! =15.8368−

2697.55

! −48.78% % % ..[3]

ln PC 8A! =1594.26−

3120.29

! −63.63% % % ..[4 ]

1.2. :o$,tr*cci$ -%" -iagrama %$ta"ia como,ici$I$t%rr%"acio$%, "a, t%m%rat*ra, -%" ra$go ha""a-o "a,

como,icio$%, mo"ar%, %$ %+*i"i/rio # "a, %$ta"ia, -% m%c"a -%

"a,


18/24

a ca"c*"a-o, # -%?$i-o, %$ "a ta/"a 1.

1.2.2. :7"c*"o -% como,icio$%, mo"ar%, %$ %+*i"i/rio

a ca"c*"a-o, %$ "a ta/"a 1.

1.2.= :7"c*"o -% "a, %$ta"ia, -% "a m%c"a

E$ 3i,ta -% -i,o$%r or %$*$cia-o "a, %$ta"ia, ara ca-a

como$%$t% # %$ ca-a


19/24

Rm=[h D+*C D ]− H l H l−h D

%%% ..[7 ]

1.=.1. :a"c*"o -% K1 # hD

D% "a, ro#%ccio$%, -% #1 # JD a" %% -% "a %$ta"ia ,% "%%;

H l=22000 k+

kmol

h D=8600 k+

kmol

LUEGO;

Rm=27800−2200022000−8600

=0.433

: :a"c*"o -% [h D+*C D ]m:1 co$-%$,a-or

[h D+*C D ]m=27800 k+

kmol

[*C D ]m=27800−8600

[*C D ]m=19200 k+

kmol

:2 r%h%r3i-or


20/24


21/24

E$ "a -%?$ici$; R'1.25 RmR%%m"aa$-o "o, 3a"or%, #a co$oci-a,;

R=1.25×0.15=9031 k+

kmol

) :arga ca"or>?ca a r%


22/24

Ba"a$c% -% mat%ria %$tr% "ato 1 # %" -omo

V 2= L

1+ D

L1

0.354=¿=¿ L

1+1

L-=0.548 y V 1=1.548

G= %$tr% %taa 2 #=

( D−/ 3 ( D− ( 2

=0.92−0.7650.92−0.48

=0.352


V 3= L

2+ D

L2

0.352=¿=¿ L

2+1

L-=0.543 y V 1=1.543

G4 %$tr% %taa = #4

L1

V 2=

/ 4− ( B

( 3− ( B=

0.68−0.040.375−0.04

=0.131


L3=V

4+B

L3

1.91+1.44= L

3

L3=3.02 y V

4=1.58

:a"c*"a$-o B;

( F −/ B ( D− ( F

=0.4−0.040.92−0.4=

0.69

D

0.69=B=¿>B=

1

0.69=1.44

G5 %$tr% %taa 4 # 5


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Ejercicio 4

(Exel)

trabajo de separacion

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