Sintesis De Procesos

SÍNTESIS DE PROCESOS

HOMERO JARAMILLO CATEMAXCA

EJEMPLO 8.1 OPTIMIZACION DE UNA COLUMNA DE DESTILACION Se desea diseñar una columna de destilación de platos perforados (tipo “sieve”) para procesar una mezcla de benceno-tolueno con una alimentación de 700 lbmol/h, operando a 1 atm. La alimentación tiene 45% mol de benceno y entra como liquido saturado. El producto de destilado debe tener unacomposición de 92% mol de benceno, y el de fondos 95 % mol de tolueno. Determinar la razón de reflujo optima para la separación. Datos adicionales Para mezclas benceno- tolueno Calores latentes pueden tomarse como 13,700 Btu/lbmol Capacidades caloríficas pueden tomarse como 40 Btu/lbmol °F Para coeficientes globales de transferencia de calor Para hervidor:80 Btu/hr ft2 °F Para el condensador: 100Btu/hr ft2 °F Para el agua de enfriado: Temperatura promedio=90 °F Incremento máximo permisible=50°F Para el vapor: Se usa vapor saturado a 60 psia. A estas condiciones, la temperatura de saturación es de 292.7 °F, y el calor latente es de 915.5 Btu/lb. Para la columna: El diámetro de la columna debe basarse en una velocidad máxima de vapor en el domo de 2.5 ft/s. La eficiencia de los platospuede tomarse como 70 %. La columna opera a 8500 hr/año. Datos de costos Vapor =$0.75/1000 lb Agua de enfriamiento= $0.045/1000 gal o $0.054/10000 lb Los costos de tubería, instrumentación y aislantes pueden tomarse como el 60 % del costo del equipo instalado. Los costos fijos anuales equivalen al 15 % total del quipo instalado, tuberías, instrumentación y aislantes. Los siguientes costos son paraequipo instalado, y pueden ser usados con interpolación: Columna de destilación con platos tipo sieve Diametro, in 60 70 80 90 100 $/plato 1,200 1,500 1,850 2,250 2,700 1

SÍNTESIS DE PROCESOS

HOMERO JARAMILLO CATEMAXCA

Condensador-intercambiador de tubo y coraza Área, ft2 800 1000 1200 1400 1600 Hervidor-intercambiador de tubo y coraza Área, ft2 1000 1400 1800 2200 2600 $ 17,250 21,15024,600 27,750 30,300 $ 9,750 11,250 12,600 13,800 14,850

SOLUCIÓN
Procedemos a realizar la solución de etapas teóricas por el método de McCABETHIELE, teniendo los datos de presión de vapor, para cada componente. T(°C) 80.1 83 85 87 90 93 95 100 105 108 110.6 Pv(A) Pv(B) Pvtotal (mmHg) (mmHg) (mmHg) 759.96 292.22 830.24 322.66 881.59 345.11 935.39 368.78 1020.84 406.74 1112.23 447.75 1176.6 476.881350.11 556.34 1542.66 645.97 1667.88 704.99 1782.55 759.52 Xa 760 760 760 760 760 760 760 760 760 760 760 1.00 0.88 0.78 0.69 0.59 0.48 0.40 0.27 0.16 0.08 0.00 Ya 1 0.96 0.91 0.85 0.79 0.71 0.62 0.49 0.32 0.17 0.00 RECTIFICACION 0.973368423 0.891022997 0.829190742 0.769479682 0.696740201 0.628018066 0.575164599 0.489645338 0.411776888 0.356833745 0.306846185

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SÍNTESIS DE PROCESOSHOMERO JARAMILLO CATEMAXCA

Procedemos a graficar y encontrar el número de etapas

Y
P/KPa

1.2

1

0.8

Línea de agotamiento
0.6

0.4

Línea de rectificación XD XF

0.2

XW
0 0.00 0.20 0.40

0.60

0.80

1.00

1.20

X1, Y1

Punto de rocio y burbuja respecto a su presión ECUACION DE ANTOINE BENCENO TOLUENO A 3.98523 4.05004 B 1184.24 1327.62 C 217.577 217.625PSAT(Kpa) 1.006982514 0.66419751 P 0.818450762

1 2

X1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

Y1 0 0.274848534 0.502667191 0.694575676 0.85844428 1

P/kPa 0.66419751 0.73275451 0.80131151 0.86986851 0.93842551 1.00698251

3

SÍNTESIS DE PROCESOS

HOMERO JARAMILLO CATEMAXCA

1

0.95

0.9

0.85

P/KPa
0.8 P-x1 P-Y1

0.75

0.7

0.65

0.6 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

X1, Y1 Punto de rocio yburbuja respecto a su temperatura ECUACION DE ANTOINE BENCENO TOLUENO A B C tSAT(Kpa) P

1 2

3.98523 4.05004

1184.24 1327.62

217.577 217.625

65.35684715 94.72809844

0.81845076

x1 0 0.171319469 0.354942301 0.552725854 0.766871144 1

y1 0 0.23615258 0.45367038 0.65310245 0.83501675 1

t/°C 94.72809844 88.85384818 82.97959792 77.1053476 71.23109741 65.35684715

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SÍNTESIS...