UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR. DEPARTAMENTO DE TERMODINMICA Y FENMENOS DE TRANSFERENCIA.

PROCESOS DE SEPARACIN I. TF-3331 PROFESORES: RAINIER MALDONADO Y SABRINA DI SCIPIO.

TAREA N 2. PROBLEMAS DE DESTILACIN.

MTODO DE McCABE-THIELE. PROBLEMA 1: (PROBLEMA 8.28 DEL LIBRO DE HENLEY&SEADER) Una mezcla de 40% molar de sulfuro de carbono (CS2) en tetracloruro de carbono (CCl4) ha de destilarse en marcha continua. La alimentacin se vaporiza en un 50% (q = 0.5). El producto de cabeza, procedente de un condensador total, contiene 95% molar de CS2, mientras que el producto de colas, procedente de un ebullidor parcial, es un lquido con 5% molar de CS2. La columna opera con una relacin de reflujo L/D de 4 a 1. La eficiencia de Murphree para el vapor es del 80%. a) Calclese el reflujo mnimo, la relacin de vaporizacin mnima G'/W del rehervidor, as como el nmero mnimo de etapas (incluido el caldern). (Resp: Rmn~1,75; Nmn=6)

b) Cuntos platos reales se requieren para la columna real con una eficiencia del 80%, calculados por el mtodo de McCabe-Thiele? (Resp: N ~ 10)

Las coordenadas del diagrama x-y para la presin de la columna, en funcin de las fracciones molares de CS2, son: x 0.050 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 y 0.135 0.245 0.420 0.545 0.640 0.725 0.790 0.850 0.905 0.955

PROBLEMA 2: (PROBLEMA 8.30 DEL LIBRO DE HENLEY&SEADER) Una unidad de destilacin, que consta de una columna de platos perforados, un ebullidor parcial y un condensador total, ha de disearse para separar etanol y agua a la presin atmosfrica. La alimentacin, que se introduce en la columna como lquido a su temperatura de ebullicin, contiene 20% molar de alcohol. El destilado ha de contener 85% de alcohol y la recuperacin de alcohol ser del 97%. a) Cul es la concentracin molar de las colas (producto de fondo)? (Resp: xW ~ 0,0075) b) Calclese el valor mnimo de:

1. La relacin de reflujo L/G. (Resp: 0,66) 2. La relacin L/D. (Resp: 1,93) 3. La relacin de vaporizacin G'/W en el caldern. (Resp: ~ 0,85)

c) Cul es el nmero mnimo de etapas tericas y el correspondiente de platos reales si la eficiencia global de la columna es del 55%? (N ~ 18)

d) Si se utiliza una relacin de reflujo L/G de 0.80, cuntos platos reales se necesitarn? (Resp: N ~ 25)

El equilibrio lquido-vapor para el sistema etanol-agua a 1 atm, en fracciones molares de etanol [Ind. Eng. Chem., 24,882 (1932)], es el que se muestra a continuacin:

x y T (C) 0.0190 0.1700 95.50 0.0721 0.3891 89.00 0.0966 0.4375 86.70 0.1238 0.4704 85.30 0.1661 0.5089 84.10 0.2337 0.5445 82.70 0.2608 0.5580 82.30 0.3273 0.5826 81.50

x y T (C) 0.3965 0.6122 80.70 0.5079 0.6564 79.80 0.5198 0.6599 79.70 0.5732 0.6841 79.30 0.6763 0.7385 78.74 0.7472 0.7815 78.41 0.8943 0.8943 78.15

PROBLEMA 3: (PROBLEMA 8.37 DEL LIBRO DE HENLEY&SEADER) Determnese el nmero de etapas tericas que se requieren y las localizaciones ptimas de las etapas para la alimentacin y la corriente lquida lateral del proceso de destilacin que se indica ms abajo, suponiendo que el metanol (M) y el etanol (E) forman una disolucin ideal. Utilcese la ecuacin de Antoine para las presiones de vapor. QC

D, xDM = 0,96

1. L/D = 1,2(L/D)mn (P = 1 atm)

F = 100 kmol/h

zFM = 0,75 qF = 0,75 S =15 kmol/h , xSE = 0,8

QR

W, xWE = 0,95

Respuestas: Ntericas ~ 22; NF ~ 9; NS ~ 19