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PROBLEMAS DE PROCESOS DE SEPARACIÓN
INTRODUCCIÓN
0. - La concentración de dióxido de carbono (CO 2 ) en la atmósfera ha alcanzado una cifra récord a nivel mundial, 400 partes por millón en volumen (ppm) según las mediciones realizadas desde el Observatorio Mauna Loa, en Hawai (Estados Unidos). Esto significa un crecimiento de casi el 40 % desde la revolución industrial y la cifra más alta de los últimos 650.000 años. Si la masa de aire en la atmosfera es de 1 kg/cm^2 , y sabiendo que la circunferencia de la tierra es 40.000 km, determinar:
a) Toneladas de CO 2 existente en la atmósfera.
Si se asume que la relación de equilibrio del CO 2 entre el aire y el agua viene dado por la ecuación de Henry p=H*x, donde p es la presión parcial de CO 2 en atm y x es la fracción molar de CO 2 en el agua. Con los valores de H = 667 a 0ºC y H = 1100 a 10ºC. Determinar:
b) La cantidad de CO 2 disuelta en el agua de la Tierra si la cantidad estimada de esta es 1400 millones de m^3 y la temperatura media de 8ºC. c) Si la temperatura del agua se incrementa 0.1 ºC cuanto CO 2 se transfiere del agua a la atmósfera. d) Cuanto se incrementaría la concentración (ppm vol) de la atmósfera.
00 .- La concentración de alcohol etílico en el vino es de 13% (vol/vol). Asumiendo que el resto es agua (¡¡!!). Determinar en una botella de 75 cm^3 llena hasta su mitad:
a) Kg de etanol presentes en el líquido b) Kg de “agua” presentes en el líquido
Si se asume que la fase gas está en equilibrio con el líquido, dadas por las relaciones de equilibrio:
Para el etanol: p (^) EtOH (mmHg) = 80 * x (^) EtOH (mol/mol) Para el agua: p (^) H2O (mmHg) = 19 * xH2O (mol/mol) Densidad etanol: 850 kg/m^3 ; Densidad agua: 1000 kg/m^3 Determinar: c) kg de etanol presentes en el gas de la botella d) kg de agua presentes en el gas de la botella
ABSORCIÓN/DESORCIÓN
1,2 - Una disolución benceno-disolvente es calentada a 105 ºC y entra en un desorbedor a 1 atm de presión. Empleando como gas desorbedor vapor de agua de servicio, que entra al equipo a 1 atm y 105 ºC. Suponiendo un caudal de entrada de disolución de 100 kg/h con un 10 % molar en benceno se desea bajar la concentración hasta 0.005 de fracción molar. Si se utiliza 1.5 veces la cantidad mínima de vapor necesario para el proceso, determinar:
(1) Calcular la cantidad de vapor que debe introducirse, y la altura de la columna, si la altura equivalente de un plato teórico tiene un valor de 0.75 m.
(2) Calcular el diámetro de la columna, si se utilizan anillos Pall de una pulgada y la viscosidad del disolvente presenta un valor medio de 5.10-4^ kg/ms. Se opera con una velocidad igual al 50% de la velocidad de inundación. Peso molecular del disolvente = 260 kg/kmol, densidad = 850 kg/m Peso molecular benceno= 78 kg/kmol, Presión de vapor benceno a 105 ºC = 1200 mmHg.
3,4 - Se quiere recuperar el 99.5 % del NH 3 contenido en una corriente de aire saturado de agua. La presión parcial de NH 3 es de 10 mmHg y la humedad es 5 g H 2 O/kg aire seco. La temperatura del gas es 22 ºC y el caudal correspondiente a 950 kg de aire seco por hora. Se emplea una columna de platos alimentada con agua a 22 ºC y la presión de trabajo es de 760 mmHg. Calcular:
(3) Caudal mínimo de agua necesario y diámetro de la columna, si el flujo de gas recomendado para los platos es de 2150 kg/hm^2.
(4) Concentración del amoniaco a la salida si se opera con 10 veces el caudal mínimo de agua y altura estimada de la columna si la eficacia global de la columna es 0.25. Dato de equilibrio: a 22ºC la presión parcial de NH 3 en equilibrio con una solución de 2 kg NH 3 /100 kgH 2 O es de 13.5 mmHg.
5,6 - Desea absorberse el benceno procedente de un gas de horno de coque, compuesto mayoritariamente por CO 2. Los datos de equilibrio a la temperatura de operación (20 ºC, 1 atm) y siguen la ley de Henry con el dato de referencia: una disolución de 10 % (mol) de benceno en el absorbente genera una presión parcial de benceno de 5,33 kPa. El absorbente puede considerarse no volátil, de densidad 895 kg/m^3 y de peso molecular 390 kg/kmol. El absorbente contiene un 0.1 % (masa) de benceno a la entrada y el gas del horno (1,25 m^3 /s) contiene un 3,85 % (volumen) de benceno. Se ha pensado utilizar una columna de relleno, anillos Pall de 1 pulgada, para recuperar el 75 % del benceno emergente. Asumir que la velocidad de gas es de 1 m/s.Calcular:
(5) Caudales molares entrantes y salientes de gas, y la cantidad mínima de absorbente necesaria.
(6) Altura de la torre necesaria si se utiliza una cantidad de absorbente igual al doble de la mínima y el coeficiente global volumétrico estimado para la operación (KYa) es de 8 (mol Benceno/s.m^3 (mol Benceno/mol CO 2 ).
11,12 - 1 m^3 /h de una mezcla acuosa del 20 % en volumen de etanol a la temperatura de burbuja, deben destilarse a 1 atm para recuperar el 90 % del alcohol en un destilado líquido con el 95 % en volumen. Como medio calefactor se utilizará un hervidor parcial. Como medio de enfriamiento se utilizará agua a 20 ºC, con temperatura de salida de 40 ºC. Con los datos de equilibrio (1 atm) indicados en la tabla determinar:
(11) Número mínimo de etapas teóricas necesarias. Relación de reflujo mínimo para esta operación. Potencia necesaria del hervidor (kg vapor/h) y % del etanol alimentado que se pierde en el residuo. Se utiliza una relación de reflujo 2 veces la mínima.
(12) Caudal de agua de refrigeración asumiendo que el destilado se obtiene como líquido saturado. Número de platos necesarios, si la eficacia media de plato es del 55 %.
Datos: Calor latente molar del agua = 40700kJ/kmol Calor latente molar del etanol = 38800 kJ/kmol Cp de agua y disoluciones acuosas de etanol = 80 kJ/kmolºC Densidad del agua: 990 kg/m^3 ; Peso molecular del agua: 18 kg/kmol Densidad del etanol: 780 kg/m^3 ; Peso molecular del etanol: 46 kg/kmol Datos de equilibrio Etanol-agua a 760 mmHg
T (ºC) 95.5 89.0 86.7 85.3 84.1 82.3 81.5 80.7 79.8 79.3 78.4 78. x (%mol) 1.9 7.21 9.66 12.38 16.61 26.08 32.73 39.65 50.79 57.32 74.72 89. y (%mol) 17 38.91 43.75 47.04 50.89 55.80 58.26 61.22 65.64 68.41 78.15 89.
EXTRACCION LÍQUIDO-LÍQUIDO
(13) - 100 kg de una solución de ácido acético (C) y agua (A) que contiene el 30% de ácido, es extraído en tres etapas ideales con isopropiléter (B) a 20 ºC, usando 40 kg de disolvente en cada etapa. Determinar las cantidades y composición de las tres etapas. ¿Qué cantidad de disolvente es requerido, si la concentración del refinado quiere obtenerse con una sola etapa de eficacia del 80 %.
Datos de equilibrio (20ºC):
(14) 2000 kg de ácido acético en agua al 30 % es extraído en contracorriente con isopropileter hasta una concentración del 2 % en peso. Determinar:
a) La mínima cantidad de disolvente que puede ser empleado.
b) El número de tanques necesarios si se emplean 5000 kg/h de disolvente y si la eficacia media de cada uno de los tanques, referida al extracto, es del 65 %.
Pueden tomarse los datos de equilibrio del problema anterior.
(15) Un soluto C, disuelto en el inerte A, es extraído con un disolvente S, totalmente inmiscible con A. La alimentación entra a razón de 3.5 kg/s con una concentración de 28.6 % en peso de C. La extracción se realiza en cuatro etapas de corrientes cruzadas con 1.5 kg/s de disolvente por etapa. Calcular el flujo de refinado y la concentración del refinado y extractos.
Datos de equilibrio:
x (kg C/kg A) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0. y kg C/kg S) 0 0.05 0.096 0.135 0.170 0.203 0.232 0.256 0.275 0.
SECADO
(20) El aire de un depósito que se encuentra a 101.3 kN/m^2 y 300K, tiene una humedad relativa del 25 %. Si la presión parcial del vapor de agua cuando el aire se encuentra saturado a 300 K es 3. kN/m^2. Calcular:
a) La presión parcial del vapor de agua en el depósito, la humedad absoluta, el volumen húmedo y la humedad porcentual. Los volúmenes específicos del aire y del vapor de agua. El calor húmedo y la entalpía total por kilogramo de aire seco.
b) Si se desea reducir el contenido de vapor a la mitad. ¿Qué presión sería necesaria en el depósito?
(21) La capacidad diaria de un secadero es de 1000 kg/día, empleando en cada ciclo 5 h para el secado y 1 h para la descarga, limpieza y nueva carga del material. El sólido a secar constituido por torta filtrante se coloca sobre bandejas de 1 m x 1 m, y entra en el secadero con una humedad del 42% y sale con una humedad del 10%. El secado se efectúa en condiciones constantes del aire (Temperatura = 70ºC; Temperatura húmeda = 40ºC y Flujo= 6500 kg/hm^2 ). En estas condiciones de secado la humedad crítica es 18 % y la de equilibrio es 2 % (Referidas todas en base húmeda). La velocidad de secado para el periodo antecrítico viene dado por la expresión:
Wc = (30+0.15T)( Yi -Y)G0.81, estando Wc expresada en kg/m^2 h; G en kg/m^2 s; T en ºC; Yi, humedad de equilibrio con el sólido, Y, humedad del aire.
Admitiendo que la contracción de la torta es despreciable, que la densidad aparente del sólido seco es 650 kg/m^3 , que la relación de área de interfase a área de bandeja es de 1.5 y que en el periodo postcrítico el descenso de la velocidad es lineal con la humedad, calcular:
a) El número de bandejas adecuado en el secadero.
b) El espesor medio de material en cada bandeja.
22, 23 - Un secadero rotatorio de aire caliente con transmisión de calor directa en contracorriente se ha elegido para secar un sólido cristalino orgánico e insoluble. El sólido entrará a 70 ºF conteniendo el 20 % de agua. Se seca con aire que entra a 310 ºF y 0.01 lb agua/lb aire seco. El sólido sale a 250 ºF con una humedad del 0.3 %. Se producen 1000 lb/h de producto. El calor específico del sólido es 0.2 BTU/lbºF. La velocidad del aire no debe pasar de 5 pies/s en el secadero. Si la temperatura de salida del aire es de 150 ºF:
(22) Establecer el caudal de aire que debe introducirse y humedad de salida.
(23) Elegir el secadero adecuado entre los siguientes tamaños normalizados: 10 pies por 36 pulgadas; 20 pies por 36 pulgadas. 25 pies por 48 pulgadas. 30 pies por 54 pulgadas. 36 pies por 60 pulgadas.
24, 25 - Debido a la naturaleza del material que ha de secarse, la máxima temperatura del aire que puede utilizarse en un secadero es de 93 ºC. El aire fresco está a 15.6 ºC y tiene una humedad de 0.006 kg agua/kg de aire seco. Se supone que las pérdidas de calor del secadero son despreciables y que se opera a 1 atm:
(24) Si el aire se descarga del secadero a una temperatura de 49 ºC y no se utiliza recalentamiento, ni recirculación, determinar la energía necesaria que debe aportarse por kilogramo de agua evaporada. Si se asume que el sólido se encuentra a la temperatura húmeda, ¿Cuál sería en número de unidades de transferencia de dicho secadero?
(25) Si se utilizan dos etapas de recalentamiento, con el mismo número de unidades de transferencia. Determinar las temperaturas de salida de cada una de las etapas, y la energía necesaria por kg de agua evaporada.
CRISTALIZACION
(26) Desea cristalizarse ácido oxálico de una solución acuosa saturada a 100 ºC. ¿A qué temperatura debe enfriarse la disolución para cristalizar el 95 % del ácido en forma dihidratada?
(27) Calcular la densidad de población, las velocidades de crecimiento y nucleación para una muestra de cristales de urea de las que se disponen los siguientes datos (Bennett y Van Buren): Densidad de precipitado: 450 g cristales /l de magma. Densidad del cristal: 1335 g/cm^3. Tiempo de residencia: 3.38 h. Factor de forma = 1 (forma cúbica).
Distribución del material cristalino: Mayor de 14 mallas (1.19 mm) 0 % -14 +20 mallas (0.841 mm) 4. -20 +28 mallas (0.595 mm) 14. -28 +35 mallas (0.420 mm) 24. -35 +48 mallas (0.297 mm) 31. -48 +65 mallas (0.210 mm) 15. -65 +100mallas (0.147mm) 7. Menor de 100 mallas (0.147mm) 2.
28,29 - Un cristalizador continuo de vacío se alimenta con una disolución de MgSO 4 del 31 %. La temperatura de equilibrio del magma en el cristalizador se mantiene a 30 ºC, siendo la elevación del punto de ebullición de 2 ºF. Se obtiene un magma producto que contiene 4536 kg de MgSO 4 .7H 2 O por hora. La relación en volumen de sólido a magma es 0.15 y las densidades de los cristales y las aguas madres son 105 y 82.5 lb/pie^3 , respectivamente. Determinar:
(28) La temperatura necesaria de la alimentación. El caudal de alimentación. Caudal de vapor de agua obtenido.
(29) Si en el anterior cristalizador se mantienen las condiciones para tener una velocidad de crecimiento de 0.5 mm/h, y se desea un tamaño predominante de 0.0328 plg. Calcular: El tiempo de residencia necesario de los sólidos. Velocidad necesaria de nucleación. El análisis esperado por tamizado del producto cristalino. Asumir que la operación cumple las condiciones de cristalización de suspensión perfectamente mezclada.
(35) Si la operación del problema anterior se realiza en estado estacionario. ¿Qué tiempo de residencia es necesario?
(36) 23.6 lb/min de aire a 70 ºF y 1 atm que contiene 0.8 % molar de benceno, se introducen en una torre de 2 pies de diámetro y 6 pies de longitud rellena con 735 lb de carbón activo con una porosidad de 0.5. La isoterma de adsorción es del tipo Henry q = 5120c (q=lb de benceno/pie^3 de carbón; c: lb de benceno/pie^3 de gas). Estimar el tiempo que puede operar esa torre hasta que la concentración de salida no supere el 5% del valor de la entrada, asumiendo adsorción ideal irreversible
PROBLEMAS ADICIONALES
ABSORCIÓN/DESORCIÓN
A-1 Para eliminar el 90 % del amoniaco contenido en una disolución acuosa con 5 g/l de NH 4 OH se somete a la misma a un proceso con desorción con aire a la temperatura de 20 ºC y 1 atm. Para tratar 1m^3 /s de disolución determinar:
(a) Cantidad mínima de aire necesaria (m^3 /s). Si se utiliza una cantidad de aire doble a la mínima necesaria ¿Qué diámetro será necesario si la velocidad de operación óptima del aire es 1 m/s?
(b) Altura de relleno necesario si el coeficiente global volumétrico Kya = 0.02 kmol/m^3 sy. Si se duplica la altura ¿Cuál será la fracción de amoniaco eliminada?
Datos de equilibrio:
X’ (kg/100 kg de agua) 0 2 P (mm Hg NH 3 ) 0 12
A-2 Un gas contiene benceno que quiere eliminarse con un disolvente que proviene de un desorbedor. Las condiciones son:
Entran 850 m^3 /h a 26 ºC y 800 mmHg, con un 2 % en volumen de benceno. Debe eliminarse el 95% del mismo con un disolvente que entra a 26 ºC y con 0,005 en fracción molar de benceno (Peso molecular del disolvente es 260 kg/kmol, densidad 850 kg/m3). El disolvente empleado es 1.5 veces el mínimo. La mezcla benceno-disolvente puede asumirse ideal, siendo la presión de vapor del benceno a 26ºC de 100 mmHg.
(a) Calcular la cantidad de disolvente que debe introducirse, y la altura de la columna si la altura equivalente de un plato teórico tiene un valor de 0.75 m
(b) Diámetro de la misma, si se utilizan anillos Raschig de una pulgada y la viscosidad del disolvente presenta un valor medio de 5.10-3^ kg/ms. Se opera con una velocidad igual al 50 % de la velocidad de inundación
A-3 Un gas petrolífero que contiene 0.03 moles de un compuesto sulfurado por mol de gas, se trata a 27 ºC y 1 atm en contracorriente con una disolución acuosa de etanolamina, en una columna de absorción de relleno, con objeto de reducir la concentración de dicho compuesto al 1/10 del valor inicial. La disolución de trietanolamina entra en la cúspide de la columna exenta de soluto. El flujo molar del gas que entra es 50 kmol/hm^2 y el del líquido 100 kmol/hm^2. El coeficiente global volumétrico del proceso es Ky.a=130 kmol/m^3 .h.(kmol/kmol). Para este nivel de concentraciones puede asumirse que se cumple la ecuación de Henry (27ºC, 1 atm): y (mol/mol) = 2.x(mol/mol).
Calcular:
(a) Número de unidades de transferencia., altura de una unidad de transferencia, Altura total.
(b) Con esta altura de columna ¿Cuál sería la concentración si se introducen ambas fases en corrientes directas?
A-4 Una corriente gaseosa que contiene un 25 % molar de cloruro de hidrógeno, se absorbe en una columna de relleno con agua pura, con una recuperación del 99 % del HCl, con objeto de obtener una disolución acuosa de ácido clorhídrico del 35 % en peso. Si la corriente de aire a la entrada tiene un caudal de 1 m^3 /h en condiciones de P = 1 atm y T = 25º, calcular:
(a) La cantidad de disolvente necesaria (kg/h), y relación entre la cantidad de disolvente a emplear y la cantidad mínima de disolvente.
(b) El diámetro de columna necesario si la velocidad de gas recomendada para la columna es de 1 m/s y la altura de relleno necesaria si la altura de una unidad de transferencia HtG es de 0.68 m, suponiendo que toda la resistencia a la transferencia de materia está en la fase gaseosa.
Datos de equilibrio:
PHCl mm Hg 5 13 22 46 72 100 200 390 % en peso de HCl en disolución 26 30 32 34 35 36 38 40
Pesos moleculares (g/mol) H = 1; O= 16; Cl = 35.5; Aire= 28.
DESTILACIÓN
A-5 Se desea recuperar el etanol presente en la corriente gaseosa emergente de un reactor de síntesis. El vapor con una concentración del 50 % en volumen de etanol en agua se encuentra a su temperatura de rocío. Se desea recuperar el 95 % del alcohol en una corriente líquida de destilado con una concentración del 93.5% en peso de etanol. Con los datos de equilibrio etanol-agua, determinar por cada 100 kg/h de alimentación:
a) Número de etapas teóricas mínimas necesarias para llevar esta separación. Relación de reflujo mínima necesaria. Número de etapas si se utiliza una relación de reflujo igual a 1.5 veces la mínima, siendo la eficacia global de las mismas del 75 %.
b) Sección de la torre necesaria si la velocidad recomendada para dicha torre es de 1 m/s. Cantidad de calor que hay que aportar en el calderín y retirar en el condensador siendo el calor latente del agua de 500 kcal/kg y el del etanol de 200 kcal/kg. Peso molecular del agua 18 kg/kmol y el del etanol 46 kg/kmol.
A-6 Para separar una mezcla de benceno-tolueno con una alimentación de 30000 kg/h de una mezcla que contiene 40 % en peso de benceno y se quiere obtener un producto que contenga el 97 % de benceno y un residuo con 98 % de tolueno. La alimentación entra líquida en su punto de burbuja. Calcular:
(a) El número mínimo de platos necesarios. Si la columna trabaja con un reflujo de 3.5 kg L/ kg D, determinar las etapas teóricas necesarias y el punto óptimo de alimentación. Etapas reales necesarias si la eficacia global de la columna es 0.75.
(b) Cantidad de agua en el condensador si ésta entra a 26 ºC y sale a 50ºC. Cantidad de vapor saturado a 2.46 kg/cm^2 de sobrepresión (Calor latente: 500 kcal/kg).
A-9 Dos líquidos A y B que tienen prácticamente idéntico punto de ebullición son separados por extracción con un disolvente C. Los datos adjuntos representan los datos de equilibrio a 95 ºC. Para un caudal de alimentación de 1000 kg/h con una composición del 20 % en A, determinar:
(a) Cantidad máxima y mínima de disolvente C que puede usarse en el proceso. Cantidad de disolvente necesario para obtener con una sola etapa teórica un extracto que determine un producto extraído (una vez eliminado C) con concentración máxima en acetona. ¿Qué fracción de A alimentada recuperamos en dicho producto extraído?
(b) Si se desea reducir la concentración de A del producto refinado (una vez extraído C) al 2 % en un contacto en contracorriente, ¿Cuál sería la cantidad mínima de disolvente necesaria y qué número de etapas haría falta con esta cantidad de disolvente? Si además de la especificación del 2 % para el producto refinado, se desea obtener un extracto con la máxima concentración del producto extraído: ¿ Cuál sería la cantidad de disolvente necesaria, y cuantas etapas teóricas serían necesarias?
A-10 Calcular el número de etapas reales necesarias para obtener una concentración final en el refinado del 6 % en peso, llevando a cabo la extracción en corrientes cruzadas, si la concentración de la alimentación es 25 % en peso y si la cantidad de disolvente empleado en cada etapa es igual a 2.8 veces la cantidad mínima de disolvente si se trabaja en una sola etapa.
Datos de equilibrio (% en peso):
A-11 Para una concentración de la alimentación de 38 % en peso, la extracción se lleva a cabo en dos etapas en contracorriente y después de separar totalmente el disolvente se obtiene un producto refinado con un 7 % en peso de tolueno, determinar la relación disolvente/alimentación empleada, la concentración final del extracto y la cantidad de productos obtenidos.
Utilizar los datos de equilibrio del problema anterior.
A-12 Nicotina en agua al 1% es extraída con keroseno a 20 ºC. Asumiendo que el keroseno y el agua son esencialmente insolubles, determinar:
(a) Porcentaje de extracción de nicotina, si 100 kg/h de alimentación son extraídos en corrientes cruzadas, en tres etapas ideales, empleando 50 kg/h de disolvente en cada etapa. Si la eficacia del contacto es 40% ¿Qué porcentaje se extrae?
(b) En una extracción en contracorriente determinar el número de etapas requeridas, con ese mismo nivel de eficacia, para alcanzar una concentración del 0.1 % de nicotina en el refinado, si se emplean 115 kg/h de keroseno. ¿Cuál sería la mínima cantidad de keroseno que puede emplearse para este proceso?
LIXIVIACIÓN
A-13 Una alimentación de 150 kg/h que contiene 1/3 de una disolución de Na 2 CO 3 y 2/3 de ceniza insoluble, se somete a un proceso de extracción y lavado a la temperatura de 30 ºC con 400 kg/h de agua. Si en las condiciones de operación el lodo resultante contiene 2 kg de líquido por kg de ceniza insoluble. Determinar:
(a) Porcentaje de recuperación de carbonato y concentración en el extracto obtenido, si la operación se realiza en una sola etapa con una eficacia de 60 %. Porcentaje y concentración si la operación se realiza en corrientes cruzadas con 200 kg/h en cada una de ellas.
(b) Si la operación se realiza en contracorriente en dos etapas ¿Cuál sería el porcentaje extraído y la concentración obtenida?
A-14 La sosa cáustica se elabora por reacción de cal, Ca(OH) 2 , con Na 2 CO 3. El resultado es una suspensión de partículas de carbonato cálcico de 0.125 kg de sólido suspendido por kg de solución, ésta con una concentración de Na(OH) del 10%. A esta suspensión se retira la disolución de sosa y se reemplaza por igual cantidad de agua. Después de realizar este proceso dos veces,
(a) ¿Qué cantidad de NaOH perdemos en el lodo?
(b) Si la misma cantidad de agua se utiliza en contracorriente en las mismas dos etapas, ¿Cuánto sería la sosa perdida?
Las características de la suspensión en equilibrio bajo las condiciones del proceso son:
A-15 Para la purificación de 10000 kg/h de un subproducto sólido azucarado que contiene 16 % de sacarosa, 74 % de agua y 10 % de fibras insolubles se propone la extracción a 80 ºC con 2 veces la cantidad mínima de agua. Determinar el tiempo de residencia necesario para extraer el 98 % de la sacarosa con un 80 % en cada etapa si se asume que el subproducto se introduce en láminas de 1
Datos: Solubilidad KCl (25ºC): 35.5g/100 g agua. Disociación: 2 iones/mol. Pm: 74.6 g/mol; Densidad cristal= 1980 kg/m^3
A-20 Una disolución consistente en 30 % de MgSO 4 y 70 % de agua se enfría desde 50 ºC hasta 20 ºC. Durante el enfriamiento se evapora un 5 % del agua total del sistema.
(a) ¿Cuántos kilogramos de cristales se obtendrán por cada kilogramo de mezcla original?
(b) ¿Qué cantidad e calor es necesario retirar por kilogramo de cristal obtenido?
ADSORCIÓN E INTERCAMBIO IÓNICO
A-21 Una resina de intercambio iónico contiene un 88 % de estireno y 12 % de divinilbenceno. Estimar la capacidad de intercambio en eq/kg de resina seca. Con un 50 % de humedad en la resina, ¿Cuál sería su capacidad?
A-22 Si 10 m^3 /h de un agua contaminada con fenol se tratan en un proceso semicontinuo con 1000 kg de carbón activado y un tiempo de residencia 1.5 veces el apartado anterior.
(a) Determinar el tiempo que puede mantenerse el proceso hasta que la concentración supere el valor crítico.
(b) Si se coloca un depósito de recogida del efluente previo al vertido ¿Cuánto tiempo puede mantenerse el proceso de adsorción? ¿Cuál sería el volumen necesario del tanque?
A-23 23.6 lb/min de aire a 70ºF y 1 atm que contiene 0.8% molar de benceno, se introducen en una torre de 2 pies de diámetro y 6 pies de longitud rellena con 735 lb de carbón activo con una porosidad de 0.5. La isoterma de adsorción es del tipo Henry q=5120c(q=lb de benceno/pie^3 de carbón; c: lb de benceno/pie^3 de gas),. Estimar el tiempo que puede operar esa torre hasta que la concentración de salida no supere el 5% del valor de la entrada.
(a) Asumiendo adsorción ideal irreversible
(b) Asumiendo adsorción ideal.
Si el coeficiente cinético global es 0.206 min-1, resolver el cálculo anterior
(c) Mediante la aproximación de Klinkenberg.
(d) Resolución mediante diferencias finitas de la ecuación diferencial parcial resultante del modelo de flujo pistón.
