Ejercicios - Destilación 5m4f3v

PROCESOS INDUSTRIALES Destilación 1. Se desea destilar caldo de cultivo que para efectos prácticos, se puede considerar que solamente está constituido por etanol y agua. El proceso consiste básicamente en dos torres de destilación, en serie, donde el flujo del tope de la torre 1 es la alimentación de la segunda torre y los flujos de los fondos de las dos torres son obtenidas separadamente. El alcohol destilado a obtener por el tope de la segunda torre debe contener 94% en peso de etanol. Además se cuenta con la siguiente información:  Flujo de alimentación torre 1 =100 kg/h  Flujo de tope torre1 = 20 kg/h  Porcentaje en peso de alcohol por fondo de la torre 1= 2%  Flujo de fondo torre 2 = 5 kg/h  Porcentaje en peso de alcohol por fondo de la torre2= 6% Se pide a.- Graficar el diagrama del proceso de destilación. b. – Calcular la composición del flujo de alimentación. c. –Calcular la composición del flujo del tope de la torre 1 2. Una unidad de destilación que consta de dos columnas de destilación se alimenta con una mezcla líquida que contiene 30 % en mol de benceno (B), 25 % en mol de Tolueno (T) y 45 % en mol de xileno (X), a una velocidad de 1275 kgmol/h. El producto inferior de la primera columna contiene 99 % en mol de xileno y nada de benceno; en esta corriente se recupera el 98 % del xileno alimentado. El producto superior de la primera columna alimenta la segunda columna. El producto superior de la segunda columna contiene 99% en mol de benceno y nada de xileno. El benceno recuperado en esta corriente representa el 96 % del benceno en la alimentación de esta columna. i. Haga un esquema de la unidad de destilación ii. Calcule las velocidades de flujo molar (kmol/h) y las fracciones molares de los componentes en cada corriente. Recuerde que no hay reacciones químicas en este proceso. 3. La alimentación a una columna de destilación es una mezcla liquida de 45 mol% de pentano y 55 mol% de hexano. La corriente de vapor que sale por la parte superior de la columna, que contiene 98 mol% de pentano y el balance de hexano, pasa por un condensador. La mitad del condensado líquido se regresa a la parte superior de la columna como reflujo y el resto se retira como producto ligero (destilado), a velocidad de 85 kmol/h. El destilado contiene 95% del pentano alimentado a la columna. La corriente de líquido que sale por la parte inferior de la columna pasa por un rehervidor donde parte d esta se vaporiza. El vapor se recircula a la parte inferior de la columna como recalentado y el liquido residual se retira como producto pesado. Calcule la velocidad de flujo molar de la corriente de alimentación y la velocidad de flujo molar y la composición de la corriente de producto pesado. 4. Una columna de destilación separa 10000 kg/h de una mezcla 50% benceno y 50% Tolueno (F). El producto D recuperado desde el condensador contiene 95% de benceno, mientras que la corriente que sale por el fondo de la columna (W), contiene 96% de Tolueno. La corriente de vapor V que entra al condensador es de 8000 kg/h. Una porción de la salida del condensador es devuelta a la columna (R), mientras que la otra es retirada como producto (D). Determine el valor del cuociente R/D a la salida del condensador. 1

5. Se le solicita a un Ingeniero Industrial que trabaja en cierta compañía, que establezca un sistema de recuperación de acetona. A partir de la información indicada en el diagrama, se desean conocer los flujos másicos de todas las corrientes, con el objeto de poder determinar el tamaño del equipo. Se pide calcular además la composición de la carga de alimentación a la columna de destilación

6. En la figura se muestra una unidad de separación por destilación fraccionada que opera en dos etapas. Dada una alimentación de 1000 lb/h, calcule el flujo de la corriente F2 y la composición de la misma. 3

1 40 % Tolueno 40 % Benceno 20 % Xileno

4

1 % Tolueno 99 % Benceno

T O R R E

I

T O R R E II

2

I

95 % Tolueno 5 % Benceno

10 % Tolueno 90 % Xileno 5

7. Se destila una corriente F en un sistema como el mostrado en el esquema, compuesto por dos torres de destilación las cuales tienen inyección directa de vapor de agua (a) de uno de los componentes puros del sistema ternario. El condensador es total. Calcular: a.-Flujo y composición total de la corriente que une ambas torres. b.- Composición total de la corriente W1 c.- Caudal y composición total del destilado final. d.- Caudal de la inyección de vapor de la torre con reflujo. e.- Relación de reflujo R/D G2= 3000 kg/h

F =5000 kg/h Xa=0.2 Xb= 0.3 Xc= 0.5

S1 150kg/h Ya=1

G1 Yc=0.7 Ya Yb

W1 =2000 kg/h Xa=0.5 Xb= Xc

R

S2 Ya=1

D Xa=0.01 Xb Xc

W2 =1600 kg/h Xa=0.1 Xb= 0.45 Xc

2

8. Considérese el sistema de absorbedor-agotador que se muestra en la figura. En este sistema, una corriente (1) que contiene 30% de CO2, 10% de H2S y un gas Inerte (I), se lava con H2S y CO2, utilizando un solvente para absorber selectivamente al H2S y al CO2. La corriente resultante (5) se alimenta a una unidad de destilación, donde se reduce la presión, y genera la separación de cantidades de CO2, H2S y algo de solvente, como una corriente de vapor (6). La solución resultante se divide, regresando la mitad al absorbedor y enviando la otra mitad a una unidad de agotamiento. En la unidad de agotamiento se reduce aun mas la presión, para dar una corriente de destilado (10) que contiene 30% de solvente y cantidades desconocidas de CO2 y H2S. La corriente de fondos del agotador (9), contiene solvente puro, se recircula de regreso al absorbedor, después de mezclarla con algo de solvente puro adicional, para reponer al solvente que se pierde en las corrientes de vapor del destilador y el agotador. Supóngase que se opera al absorbedor de manera que la corriente de vapor de salida (2) de la unidad no contenga H2S y únicamente 1% de CO2. Supóngase además que la solución de alimentación al agotador (8) contiene 5% de CO2 y que el vapor del destilador flash (6) contiene 20 % de solvente. Finalmente, el destilador flash se opera de manera que el 25% del CO2 y 15 % H2S en la corriente (1) se eliminan en los vapores de salida (6). Para una alimentación (1) de 1000 moles /h, calcule todo los flujos del sistema dado. 11 CO2 H2S 10 Solvente

Solvente 2

CO2 I

4

CO2 H2S Solvente

Absorbedor Agotado r

3 6 1 Alimentación CO2 H2S I

5 CO2 H2S Solvente

9

Destilador flash

CO2 H2S Solvente

7 8

San Miguel, 2015

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