Problemas Destilacion Treybal 1

7/17/2019 Problemas Destilacion Treybal 1

http://slidepdf.com/reader/full/problemas-destilacion-treybal-1 1/22

La soluciones de metanol y etanol son básicamente ideales.

a) Calcule los equilibrios vapor- líquido para este sistema a 1 y 5 atm abs de presión y graficar

b) ara cada presión! calcule las volatilidades relativas y determine un valor promedio.

c) "tili#ando la ecuación $%.&) con las volatilidades promedio! compare los valores de

a partir de las presiones de vapor.

aso 1

'eleccionar el m(todo para determinar las presiones de vapor a diferentes temperaturas.

resión de apor p en mm de *g a+%.,%&+1/0-/atm

2 temperatura absoluta en 3 a+1.45/+1/0-/4psia

t temperatura en 6C a+/.//5//&mm de *g

Compound Formula State Equation Range, ºC A B C tneb ºC

7et8anol 1 4 to 11/ .%&, 1515.14 &&.,5 4.

9t8anol 1 $-&) - 1// ,.&1/% 11,.1 &.5& ,.4

aso &:eterminar la temperatura normal de ebullición de los componentes puros.

;ame 2neb

6C 3

7et8anol 4. .,5

9t8anol ,.4 51.55

aso

:eterminar las temperaturas a las cuales se calculará la presión de vapor! dividiendo el rango en

fracciones< establecer alrededor de , a 1/ puntos de temperaturas.

t / mm de *g

aso 4

Calcular las presiones de vapor como componentes puros para cada una de las temperaturas

y para ambos componentes.

aso 5

Calcular la fracción líquida y vapor en equilibrio para el componente más volátil.

aso

:eterminar la volatilidad relativa de la me#cla! así como las presiones parciales.

t = > ? y+ p+a p+@b

6C mm *g mm *g fac. mol frac. mol mm*g mm *g4. /. 4&. 1.//// 1.//// 1.5, 1 /

. ,&&. 41.55 /.,&15 /.,,% 1.45 ,4

,. ,,,.4 51. /.51 /., 1.1 5,4 1

/. %5%.1 55,.&5 /.5/ /.51 1.1, 4, &

&. 1/4./ /.4/ /.5%1 /.4,, 1./5 1 ,%

4. 111. 5,./& /.&&, /.&% 1.% &4% 511

. 11%,.4 1.&% /./% /.151, 1.,/ 115 45

,.4 1&4.5 .&% /.//// /.//// 1./ /

b).- 1.713

los diagramas xy y txy a cada presión.

y* en cada valor de x ! obtenido de esta forma! con los valores calculados directamente

C*4A

C&*

A

1) log p = A − B

t +C



aso

Construir los diagramas de equilibrio vap-liq y vap-liq-temp! ?-y y t-?-y respectivamente

? t y ?

1.//// 4. 1.//// 1.////

/.,&15 . /.,,% /.,&15

/.51 ,. /., /.51

/.5/ /. /.51 /.5/

/.5%1 &. /.4,, /.5%1

/.&&, 4. /.&% /.&&,

/./% . /.151, /./%

/.//// ,.4 /.//// /.////

y 1.//// 4.

/.,,% .

/., ,.

/.51 /.

/.4,, &.

/.&% 4.

/.151, .

/.//// ,.4

/./////.1////.&////.////.4////.5////.////.////.,////.%///1.////

/

&

4

,

/

&

4

,

,/

iagrama de equilibrio !apor l"quido#i#tema metanol-etanol a 1 atm

$ - %& 'ra(. mol de metanol

) e m p e r a t u r a º C

/.////

/.1///

/.&///

/.///

/.4///

/.5///

/.-///

/.///

/.,///

/.%///

1.////

/.////

/.1///

/.&///

/.///

/.4///

/.5///

/.-///

/.///

/.,///

/.%///

1.////

iagrama de equilibrio !apor-l"quido#i#tema metanol-etanol a 1 atm

$ 'ra((i*n mol de metanol en la 'a#e l"quida

% & ' r a ( ( i * n

m

o l

d e

m

e t a n o l e n

l a

' a # e

! a p o



c).-

t ? y+ y+ corr. variación

6C fac. mol frac. mol frac. mol B

4. 1.//// 1.//// 1.//// /.////

. /.,&15 /.,,% /.,,4 /.&/1

,. /.51 /., /.4 /.&5&

/. /.5/ /.51 /.44 /.11%5

&. /.5%1 /.4,, /.4,% -/.&1&

4. /.&&, /.&% /./5 -/.,%

. /./% /.151, /.154 -1.&5%

,.4 /.//// /.//// /.//// /.////

α = y*/ (1− y∗) x /(1− x )

= y∗(1− x ) x (1− y∗)

y∗¿ α x

1 + x (α − 1 )var=

y∗− ycorr

y∗¿∗100

¿



aso 1

'eleccionar el m(todo para determinar las presiones de vapor a diferentes temperaturas.

resión de apor p en mm de *g a+%.,%&+1/0-/atm

2 temperatura absoluta en 3 a+1.45/+1/0-/4psia

t temperatura en 6C a+/.//5//&mm de *g

Compound Formula State Equation Range, ºC A B C tneb ºC

7et8anol 1 4 to 11/ .%&, 1515.14 &&.,5 4.

9t8anol 1 $-&) - 1// ,.&1/% 11,.1 &.5& ,.4

aso &:eterminar la temperatura normal de ebullición de los componentes puros.

;ame 2neb resión cte

6C 3

7et8anol 11&./1 ,5.1 ,//

9t8anol 1&4.,5 %,.// ,//

aso

:eterminar las temperaturas a las cuales se calculará la presión de vapor! dividiendo el rango en

fracciones< establecer alrededor de , a 1/ puntos de temperaturas.

t ,// mm de *g

aso 4

Calcular las presiones de vapor como componentes puros para cada una de las temperaturas

y para ambos componentes.

aso 5

Calcular la fracción líquida y vapor en equilibrio para el componente más volátil.

aso

:eterminar la volatilidad relativa de la me#cla! así como las presiones parciales.

t = > ? y+ p+a p+@b

6C mm *g mm *g fac. 7ol frac. 7ol mm*g mm *g11&./1 ,// &545 1.//// 1.//// 1.4% ,// /

11., 4/11 &/1 /.,%1 /.,,5 1.4,5 5 45

115.1 4&1 &,5 /.,4 /.&& 1.4 &,% %/4

11.5 44/ / /.5/ /.&%& 1.4% &%1 14/%

11%.41 4// &1, /.%&% /.4,/ 1.41 1,4 1%5

1&1.& 4%4% 4/ /.&54% /.1% 1.45 1&1 &5%

1&.11 5&/% /5 /.1&15 /.15 1.445 1

1&4.,5 544 ,// /.//// /.//// 1.4, / ,//

b).- 1.+

C*4A

C&*

A

1) log p = A − B

t +C



aso

Construir los diagramas de equilibrio vap-liq y vap-liq-temp! ?-y y t-?-y respectivamente

? t y ?

1.//// 11&.//% 1.//// 1.////

/.,%1 11.,5% /.,,5 /.,%1

/.,4 115./% /.&& /.,4

/.5/ 11.55% /.&%& /.5/

/.%&% 11%.4/% /.4,/ /.%&%

/.&54% 1&1.&5% /.1% /.&54%

/.1&15 1&.1/% /.15 /.1&15

/.//// 1&4.,4,5 /.//// /.////

y 1.//// 11&.//%

/.,,5 11.,5%

/.&& 115./%

/.&%& 11.55%

/.4,/ 11%.4/%/.1% 1&1.&5%

/.15 1&.1/%

/.//// 1&4.,4,5

iagr amadeequilibr io!apor l" quido

#i#temaeptano-/(tanoa7ºC

$' r a((i*nmoldeeptanoenla' a#el" quida



$-%&' r a(.moleptano

/./////.1///

/.&////.///

/.4////.5///

/.////.///

/.,////.%///

1.////

11/

11&

114

11

11,

1&/

1&&

1&4

1&

1&,

1/

iagrama de e quilibrio !apor l"quido

#i#tema metanol-etanol a atm

$ - %& 'ra(. mol de metanol

) e m p e r a t u r a º C

/.////

/.1///

/.&///

/.///

/.4///

/.5///

/.-///

/.///

/.,///

/.%///

1.////

/.////

/.1///

/.&///

/.///

/.4///

/.5///

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/.///

/.,///

/.%///

1.////

iagrama de equilibrio !apor-l"quido#i#tema metanol-etanol a atm

$ 'ra((i*n mol de metanol en la 'a#e l"quida

% & ' r a ( ( i * n

m

o l d

e

m

e t a n o l e n

l a

' a # e

! a p o



t ? y+ y+ corr. variación

6C fac. 7ol frac. 7ol frac. 7ol B

11&./1 1.//// 1.//// 1.//// /.////

11., /.,%1 /.,,5 /.,,4 /.155,

115.1 /.,4 /.&& /./, /.1%/

11.5 /.5/ /.&%& /.&, /./%&

11%.41 /.%&% /.4,/ /.4, -/.15&

1&1.& /.&54% /.1% /., -/.5/

1&.11 /.1&15 /.15 /.1,4 -1.15/

1&4.,5 /.//// /.//// /.//// /.////



$-%&' r a(.moleptano

α = y*/ (1− y∗) x /( 1− x )

= y∗(1− x ) x (1− y∗)

y∗¿ α x

1 + x (α − 1 )var=

y∗− ycorr

y∗¿ ∗100

¿



'e va a destilar por arrastre de vapor un lote de 1/// g de nitrobenceno! para eliminar una

pequeDa cantidad de una impure#a no volatil! insuficiente para influir sobre la presión de

vapor del nitrobenceno. La operación se va a reali#ar en una caldera con c8aqueta adaptada

con un condensador y un recibidor del destilado. 'e introduce vapor saturado a 5 ;Em&

$5.1 lbfEin&) manom(trica en la c8aqueta de la caldera como medio de calentamiento. 9l

nitrobenceno se carga en la caldera a &5 6C y es básicamente insoluble en agua.

'e introducirá continuamente agua líquida a &5 6C en el nitrobenceno en la caldera! de

forma que siempre se mantenga cierto nivel de agua líquida. La me#cla se destila a presión

atmosf(rica. $ a ) F= que temperatura se lleva a cabo la destilaciónG $ b ) FHu( cantidad de

agua se evaporaG $ c ) FCuánto vapor se debe condensar en la c8aqueta de la calderaG

:espr(ciese el calor necesario para que la caldera alcance la temperatura de operación.

La capacidad calorífica del nitrobenceno es 1,& IEg 3< su calor latente de evaporación puede

determinarse mediante los m(todos del capitulo .

;itrobenceno JnbJ =gua

resión 2emperatura 9quation 1

mm *g 6 C Kange! 6C / to 1&/

1 44.4 = .%&/,

5 1. > 1,.,4

1/ ,4.% C &&.

&/ %%.

4/ 115.4

/ 1&5.,

1// 1%.%

&// 11.&

4// 1,5.,

/ &1/. 2emperatura = > t

,5.// 41.&5 1/./5/ 441.

%5.// 1.,14 1.5 4,.1,

%%.// /.%, 1%.&4 5/./

%%.&5 .5, 1%.%54 5.541

%%./ ,.%14 &/./// 5,.%14

00.3+ 730.077 2.237 72.21+

apor< ! 2M! M! *M

Condensado< ! 8M

=gua $liq)< =! 8=! t=

;itrobenceno< ;! 8;! t;

:estilado por arrastrede vapor< : $=N;)!$*=! *;)

1) log p = A − B

t +C

1

T 1−1

T

1

T 1−1

T 2

=

log P1−log P

log P1−log P2

P A + P

B = Pt



a).- La destilación por arrastre de vapor se lleva a cabo a 00.3+ 6 C

b).- Cantidad de agua que se evapora

y+ /.%5 fracción mol de agua en el vapor! $mas volátil)

1-y+ /./&4 fracción mol de nb en la fase vapor

7 =gua 1,./1

7 ;itrobenceno 1&.11

54/,./%5,% g de agua que se evapora $Ounto con el nb)

c).- apor que se debe condensar en la c8aqueta de la caldera! .

:atos

apor JJ =gua J=J

M 5 ;Em& g

5.1 lbEin& g

1.5 gEcm& a

2M 1/.5 6 C

*M 41. 3calEg

8M 1/.55 3calEg

5.,45

-,%&.55%5

Lvb&1+2b 44&&. calEg mol 5.%&%/4 calEg

8l a %%. ,5& calEg mol .,/5% calEg

8v a %%. 1,4/ calEg mol 14%.%4&/& calEg

,.1,4& calEg

λM

y∗¿ P

A

Pt

1000 kg n .b| kg mol nb

123.11 kg nb|0.97365337 kg mol agua

0.02634663 kg mol nb|18.016 kg agua

kg mol agua|=



5./14&1

/.5,,%4



/.//// /./ /.//// 1//./ 4.1, 1.212 1.212 .+3 +0.2

/./1// -12.0 /.&5/ %1. 4.1% 1.+1 .1 .+2 .2

/./&// -1,,.4 /.4&5/ ,. 4.1& 1.173 3.2+3 .+2 7.+

/./5// -44. /.&4/ 5. 4.1&4 2.210 +3.210 .37+ 0.

/.1/// -,. /.55/ . 4./&/ .2+ +.+3 .3+3 017.

/.15// -/./ /.,%/ .4 .,%4 +.2 +0. .333 03.7

/.&/// -,./ /.,15/ &.& .,1/ .2 2. .30 0.1

/./// -1%./ /.,// 1./ .55% 32.23 1.01 .3 0.

/.4/// -5/%./ /.,%/ /.4 .5/ 3+.2+1 1.07 .330 00.

/.5/// -5/.1 /.,4%/ /./ .14/ 3.2+2 .2323 .37 032.

/./// -&5&. /.,5%/ 5%.5 &.%1 +.2++ .+312 .31 031.

/./// -170.3 /.,4/ 5,.% &. +.22 3.2310 .310+ 03.0

/.,/// -1+. /.,%,/ 5,.& &.554 2.27 3.003 .317 03+.3

/.%/// -0. /.%5/ 5.5 &., +.273 .+7 .311 03.7

/.%5// -37.7 /.%/ 5./ &./ .27 .07 .313 03.7

1.//// /./ 1.//// 5.5 &.&&/ .222 .222 .311 037.7

t! 6C

&/./ &.&& 1/1 2.000 . +.1+0 +1.

., &.& % 2.007 7. +.11 +20.

5. &.4 %1 1.222 0. +.101 3+.

%. &.4 , 1.222 ++.2 +.270 77.7

1//./ ,5/ 1.222 30.2 +.2 .

/ / / 1//./

/./1 /.&5 /./1 %1.

/./& /.4&5 /./& ,.

/./5 /.&4 /./5 5.

/.1 /.55 /.1 .

? fracciónmol de

=cetona enel líquido

Calorintegral desolución a

15 6CIEmol de

solución

y+ fracciónmol en

equilibriode

=cetonaen vapor

2emperatur a vapor-

líquido PC

Capacidadcalorífica a

1.& 6CIEg sol.

6C

4e#omole(ular

de lame5(la6g6mol

8liq)

4e#omole(ular

de lame5(la6g6mol

8!ap)

Capa(idad(alor"'i(aA(etona696g ºC

Calorlatente de

e!apora(i*n

A(etona696g

Capacidadcalorífica =cetonaIEg 6C

Calorlatente deevaporación =cetona

IEg

Capa(idad(alor"'i(aAgua

6(al6g ºC

Calorlatente de

e!apora(i*n Agua

6(al6g

Capa(idad(alor"'i(aAgua696g ºC

Calorlatente de

e!apora(i*n Agua

696g



/.15 /.,% /.15 .4

/.& /.,15 /.& &.&

/. /., /. 1./

/.4 /.,% /.4 /.4

/.5 /.,4% /.5 /./

/. /.,5% /. 5%.5

/. /.,4 /. 5,.%

/., /.,%, /., 5,.&

/.% /.%5 /.% 5.5

/.%5 /.% /.%5 5./

1 1 1 5.5

/ 1//./

/.&5 %1.

/.4&5 ,.

/.&4 5.

/.55 .

/.,% .4

/.,15 &.&

/., 1./

/.,% /.4

/.,4% /./

/.,5% 5%.5

/.,4 5,.%

/.,%, 5,.&

/.%5 5.5

/.% 5./

1 5.5

AREA:

/ / /./1/&% /.1%,55 1, 1,

/./& /./&1 /./&,/5 /.&1&%51% 1,.4 &,.1&

/./& /./ /./&1&1 /.&&&%1 1,., 5

/./5, /./, /./&,&4 /.&414, &/ 4&.%

/.1& /.1& /./&15/1/ /.&4111//& && 4,.&

/.&4& /.1 /./&1&&%& /.&4&,5%1 &4 4%.5

/.4 /.& /./&&1,4& /.&4414 & 5/.

/., /.4 /./&,&,, /.&451/%&5 / 51.&

/.51 /.45 /./&& /.&45/141 4 51.5

$ 'ra((i*npe#o deA(etona

en ell"quido

%&'ra((i*npe#o en

equilibriode

A(etona

en !apor

;86Cal<g)

=86Cal<g)

>a#a totalpara $

>a#a totalpara %



/.11 /.5 /./&,/44/& /.&41% , 51.%

/.% /. /./&%1&/ /.&44%5 4& 5&.

/.5 /. /.///%4, /.&415,5 4 5&.%

/.,1& /., /.///%%% /.&4%/,, 5/ 5.%&

/.,5% /.%4& /.//&4/% /.&51&1%1 54 55.4

/.%& /.% /.//1&/1 /.&5&%,5 5 5.5&

1 1 /./&%%41 /.&55&&& 5, 5,



/.//// /./

4.&15% &&5%.& 54. 4,&%.%, /./&// -1,,.4

4.&/5, &&%. %54. 51,5.%4 /./5// -44.

4.&// &&%1. 5%.% 54&,./ /.1/// -,.

4.1%&1 &1., 5,/&.4 5%&.4 /.15// -/./

4.1,& &%., 5&&.4 5,1%. /.&/// -,./

4.1,/ &4.5 511.4 5%/,.% /./// -1%./

4.1,5 &5/.4 5,&.4 5%%,.4/ /.4/// -5/%./

4.1,5& &5. 5,/1. 5%5%1. /.5/// -5/.1

4.1,5/ &54. %./ 5%11.& /./// -&5&.

4.1,4% &55. ,1,.1 5%,51.%1 1.//// /./

4.1,4 &5.% /,1.5 5%%,%.,

4.1,45 &5,.4 1. /&/1./,

4.1,44 &/./ 1,./ /54.5

4.1,4& &1. 5&.1 1/,%.%5

4.1,4/ &&.% &. 15/&.&

4.1,% &4.1 &,5./ &/51.

Capa(idad(alor"'i(a

Agua696g ºC

Calorlatente de

e!apora(i*n Agua

696g

*L$IEmol)

*$IEmol)

1/./ &/./

4.1//

4.1//

4.1,//

4.1%//

4.&///

4.&1//

4.&&//

4.&//

f$?) /.////

KQ /.%%115 C p 6 9 7 6 g º C

1/./ &/./ /./ 4/./ 5/./ /./ /./ ,/./ %/./ 1/

&15/./

&&//./

&&5/./

&//./

&5/./

&4//./

&45/./

&5//./

f$?) - &.41141? N &5//.,%%

KQ /.%%%51

Calor latente del agua

)em p. ºC

( a l o r l

a t e n

t e

6

9 7 6 g

C p e n 6 9 7 6 g º C

1/./ &/./ /./ 4/./ 5/./ /./ /./ ,/./ %/./ 1//./ 11/./

5/

,//

,5/

%//

%5/

1///

1/5/

f$? ) - &./%1//? N 1/5&.%5,4%1

KQ /.%%%&

Calor latente A(etona

em p. ºC

( a l o r l a t . 6 9 7 < g

0.0000 0.2000

-

-15000.00

-5000.00

5000.00

15000.00

25000.00

35000.00

45000.00

55000.00

65000.0075000.00

Diagr

E n t a l p i a



0 0.1 0.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1f(x) = - 108.370240478

R² = 0.9749283355

A x i s T i t l e

.



/.//// /./5// /.1/// /.15// /.&/// /.&5//

-%//./

-,//./

-//./

-//./

-5//./

-4//./

-//./

-&//./

-1//./

/./

f$?) - ,454.1,%%441?0 N 5%5.,1//55,5,?0& - 11/4.//414&/? N 4.,54&&5

KQ /.%%%4&&1

/.&/// /./// /.4/// /.5/// /./// /./// /.,/// /.%/// 1

-,//./

-//./

-//./

-5//./

-4//./

-//./

-&//./

-1//./

/./

f$?) &1.,1//&5/?0 - /4.,%4&1,?0& N 55%1.45&14&541? - 1%

KQ /.%%%,,&54,

/./ 4/./ 5/./ /./ /./ ,/./ %/./ 1//./11/./

/?0 - /./////1&/?0& - /.///&/%5? N 4.1,,,%%

5

apa(idad (alor"'i(a del agua

emp ºC

/ 11/./

1/./ &/./ /./ 4/./ 5/./ /./ /./ ,/./ %/./ 1//./

&.1

.15

&.&

.&5

&.

.5

&.4

.45

f$?) - /.///////%?0 N /.////&5,%?0& N /.//1//5&5? N &.1%/5,

KQ 1./////////

Capa(idad (alori'i(a A(etona

em p. ºC

90.0

100.0

110.0

x i s

T i t l e

0.4000 0.6000 0.8000 1.0000

ma de Entalpía/Concentración

Concentracion



. 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

6 + 361.2516475738x̂ 5 - 466.4373654734x̂ 4 + 293.4874253951x 3̂ - 92.6551656767x̂ 2 + 13.6087064084x + 0.1002249264

Axis Title

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8

40.0

50.0

60.0

70.0

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Problemas Destilacion Treybal 1

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