Problemas inyeccion de vapor

Problemas de Destilación con Inyección Directa de Vapor. Operaciones Unitarias III
Prof. Yoana Castillo. B.
Problemas de Inyección de Vapor
Se está separando una mezcla de metanol y agua en unacolumna de4 destilación, usando vapor
directo. La alimentación es 100Kmol/h y contiene 60% mol de metanol y es un líquido subenfriado
(q=1.063). La columna está a 1 atm. El vapor de agua es puro(yM=0) y está saturado. El producto
destilado contiene 99% mol de metanol, las colas contienen 2% mol de metanol y, como salen de
una etapa de equilibrio, debe ser un líquido saturado. La columna esadiabática y tiene un
condensador total. La relación de reflujo externo es L/D=2.3.
a. Calcule cantidades de Vapor inyectada, Destilado y Fondo.
b. Calcule la etapa óptima de alimentación y la cantidadtotal de etapas de equilibrio.
Solución:

Reflujo
Alimentación
100Kmol/h

F, zF=0.6

VL

Destilado

R=2.3

D,
xD=0.99

f
V´ L´

q=1.063

Fondo

Vapor, W

B,
xB=0.02
•Balance Global:

•

Balance en Metanol:

F+W=D+B
(1)
100+W=D+B (2)
F.ZF+ W.yW =D.0.99+B.0.02 (3)
60+0=0.99D+0.02B
(4)

Se tienen las ecuaciones (2) y (4) con tres incógnitas: W,D,B. Esnecesaria otra ecuación para
resolver el sistema.
•

Rectas de Operación:
Zona de Enriquecimiento:
Balance global en zona:
B Metanol:

V=L+D
V.y=L.x+D.xD

L
D
y = x + xD
V
V

(5)
(6)LOE

(7)

Como es conocido la relación de reflujo, es conveniente escribir la LOE en función de R, tal
como sigue: (5) en (7):

Problemas de Destilación con Inyección Directa de Vapor.Operaciones Unitarias III
Prof. Yoana Castillo. B.

L
D
x+
xD
L+D
L+D

y=

(8)

÷D
y=

L

D
+D

L

x+

D
L

D
D
D
R
1
y=
x+
xD
R +1
R +1
Sustituyendo los valores:D
+D

xD

(9)

D

LOE

y LOE = 0.7 x + 0.3

(10)

LOE

(11)

Conocida la ecuación de la recta LOE y además se sabe que LOE corta la recta auxiliar (y=x) en
x=xD=0.99, se puede...