Operaciones unitarias

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Departamento de Ingeniería Bioquímica

“PROBLEMAS: Unidad 2. Destilación y Unidad 3. Extracción líquidolíquido”
Por:
Cázares Rivera Jessica Idalia Márquez López Anahí

Operaciones Unitarias III Profesor: I.Q. David Gerardo Rojas Solís

Morelia, Michoacán, diciembre del 2011

UNIDAD 2. DESTILACIÓN

a. Introducción

La destilación es la operación de separar, mediante evaporización y condensación,los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varia en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

Problema 1

Una mezcla de 33% de n-hexano, 37% den-heptano y 30% de n-octano de destila para obtener un producto de fondo con una fracción molar de 0.01 de n-hexano, la columna opera a 1.2 atm. Calcúlese las composiciones del producto y el número de platos ideales a reflujo infinito suponiendo que la temperatura de alimentación es de 105°C.
b. Descripción del problema a resolver Se desea realizar la destilación de cierta mezcla, para lo cual serequiere conocer el número de platos ideales para una temperatura de alimentación dada.

c. Estrategia de solución 1. Analizar y entender la información para anotar los datos que nos proporciona el problema: XB,Hex= XD,Hex = Presión de vapor 105°C 0.1 0.99 1.2 atm

2

2. Identificar las incógnitas a resolver:

Composición del producto Número de platos ideales

¿ ¿

3. Identificar las leyes yprincipios involucrados en el problema. 4. Realizar los cálculos.

d. Leyes y principios involucrados   Ley de Henry Balance de materia

e. Ecuaciones y variables de comportamiento del sistema f. Secuencia de solución Suponemos que todo el octano esta en el fondo. Determinar la presión de vapor a 105 °C para el hexano, heptano y octano.

n- hexano: P105°C= 2.68 atm

n- heptano: P105°C= 1.21 atm

n-octano: P105°C= 0.554 atm

3

Aplicamos la Ley de Henry en etapas de multicomponentes:

Donde: Pi= presión parcial del gas PT= concentración del gas (solubilidad) k= Constante de Henry que depende de la naturaleza de cada componente.

Despejamos k khex=2.68atm/1.2atm =2.2333 khep=1.21atm/1.2 =1.008 koct= 0.554 atm/1.2atm=0.4617 Cálculo de la volatilidad relativa:

Balance general: F=D+BFxFhex=DxDhex+BxBhex 4

Base de Cálculo= 100 moles

(

)(

) (

( ) (

)

( ( )

)( )

)

(

)

Balance para el heptano:

(

)

(

⁄ ⁄

)

[

]

5

UNIDAD 3. EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO
a. Introducción

En la extracción líquido-líquido se separa líquida, con ayuda de un disolvente, que principales campos de aplicación son, vitaminas de soluciones acuosas o la fracciones de petróleo.

un componente de unamezcla preferentemente lo disuelve. Sus por ejemplo, la separación de separación de aromáticos de

Problema 1 En un proceso de extracción de una etapa se tratan 100 kilogramos/h de bagazo de caña, el cual tiene la siguiente composición: a) 5 % en peso de sacarosa b) 85 % en peso de sólidos inertes c) 10% en peso de agua. Para este sistema se tiene que la cantidad de agua retenida por el sólido inertees constante y su valor es de 2 kg agua/kg Sólidos inertes. CALCULAR: 1. Calcular los Grados de libertad para este proceso. 2. La cantidad de mínima de solvente para este proceso de extracción. 3. La cantidad de solvente a usar en el proceso si se desea extraer el 70% de la sacarosa original. 4. La concentración y flujo de la solución extraída.

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b. Descripción del problema a resolver Elproblema planteado, nos indica que se requiere realizar un proceso de extracción líquida-líquida, en una sola etapa, contamos con una alimentación de 100 kg/h de bagazo de caña, con una composición determinada, el sólido inerte retiene cierta cantidad de agua. Debemos calcular la cantidad mínima de solvente, y la cantidad de solvente usar en el proceso para extraer el 70% de la sacarosa original. c....
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