¡Descarga Calculo de cargas caloríficas y número de platos en destilación de mezclas y más Apuntes en PDF de Investigación de Operaciones solo en Docsity!
❖ Alimentación como líquido saturado: 𝑇 𝐹
❖ Alimentación como vapor saturado: 𝑇 𝐹
Ejemplo 1. Una solución acuosa equimolar de metanol se somete a
destilación en una torre de platos. El flujo de alimentación se fija en 100
mol/h y el objetivo del proceso es obtener corrientes de destilado (𝑇 𝐷
65 °𝐶 ) y residuo ( 𝑇 𝑊
= 92 °𝐶 ) al 95 y 5 % molar de alcohol,
respectivamente. Si la columna opera a 1 atm y se devuelven 1 , 5 moles de
líquido por mol de destilado, determine las cargas caloríficas de los equipos
de intercambio de calor para los siguientes escenarios:
Líquido saturado Vapor saturado
𝑝
(𝐽/𝑚𝑜𝑙𝐾) 45,6^ -
𝑝𝑦
ҧ 𝜆 (𝐽/𝑚𝑜𝑙) -^40296
Para el despojo se tiene una capacidad calorífica promedio de 39 , 3 J/molK.
Ejemplo 2. Considere el sistema analizado en el Ejemplo 1. Calcule, para
los dos escenarios de alimentación propuestos, la relación de reflujo mínima
si la volatilidad relativa promedio es 3 , 27. ¿La relación de reflujo fijada en
el Ejemplo 1 es válida para cada escenario? Si no es así, asuma 𝑅 =
𝑚𝑖𝑛
y calcule el número de platos ideales requeridos y la ubicación del
plato de alimentación (analíticamente para líquido saturado y por gráfica
para vapor saturado). Suponga condensador parcial.
Ejemplo 3. Una mezcla benceno/etilbenceno, al 40 % molar de liviano, se
alimenta a una torre de platos a 145 °C. La operación ocurre a 15 psia y se
quiere obtener flujos de tope y residuo al 95 y 10 % de benceno,
respectivamente. Así mismo, la volatilidad relativa promedio es 4 , 86 y se
fija una relación de reflujo igual a 1 , 5 veces el mínimo. ¿Cuántos moles de
líquido caen a la zona de agotamiento por mol de alimentación? ¿Cuántos
moles de líquido devuelven a la columna por mol de destilado? ¿En qué
plato debe ingresar la solución a destilar? Calcule, además, el número
mínimo de platos y las cargas caloríficas de los intercambiadores de calor
para 100 kmol/h de alimentación.
Ejemplo 4. Una mezcla equimolar 𝐻𝐶𝑁/𝐻 2
𝑂 se destila a 50 psia en una
columna de platos. La composición de liviano en los flujos de tope y fondo
se fija, respectivamente, en 95 y 5 % molar; además, la relación de reflujo
se establece en 1 , 3 veces el mínimo. Considere que la alimentación está en
su punto de burbuja y que el vapor de calentamiento se inyecta
directamente a la torre. La volatilidad relativa promedio es 11 , 2. ¿Cuánto
vapor es requerido por mol de solución a destilar? Calcule el número de
platos ideales necesarios y la ubicación del plato de alimentación.
Ejemplo 5. Una solución acuosa de metanol, al 70 % molar de alcohol, se
destila para obtener un producto de tope al 95 % de liviano, y un fondo con
90 % de pesado. Así mismo, una corriente equivalente al 15 % de la
alimentación es retirada de la columna, con un contenido de metanol del 45
%. Si la mezcla ingresa a la torre en su punto de rocío, a una tasa de 1000
kmol/h , calcule el número de platos ideales y las ubicaciones del plato de
alimentación y del desprendimiento lateral.
Tarea: calcule analíticamente el número de platos ideales para
el Ejemplo 5. Debe mostrar detalladamente el procedimiento.
Ejemplo 6. Una torre de platos perforados, diseñada para destilar una
solución agua/ácido acético, recibe dos alimentaciones: la primera consiste
en una mezcla al 75 % molar de agua como líquido saturado; el segundo
flujo, en proporción equimolar, está vaporizado en un 30 %. La operación
ocurre a 15 psia con una relación de reflujo equivalente a 1 , 4 veces el
mínimo. Calcule la cantidad de platos ideales requeridos y la ubicación de
cada alimentación. El contenido de agua en los productos de tope y fondo
es del 95 y 5 %, respectivamente. Cada una de las alimentaciones tiene una
tasa de flujo de 500 kmol/h.
Ejemplo 7. El sistema formaldehído/metanol se destila en un agotador que
opera a 50 psia. La alimentación contiene 60 % molar de liviano, y se
quiere obtener un producto al 98 % de alcohol; para ello, la cantidad de
vapor generada en el rehervidor debe ser equivalente a 1 , 2 veces el mínimo.
¿Cuál es la composición del flujo de tope? ¿Cuántos platos ideales son
requeridos para lograr la separación deseada?
Tarea: resuelva analíticamente el Ejemplo 7 para
𝑚𝑖𝑛
mostrando detalladamente el procedimiento. Volatilidad relativa de 16 , 7.
