Balance De Masa En General

(Balance de masa en general; para entregar el viernes 29 abril)
 
CASO 1
Una mezcla de benceno, tolueno y xilenos se separa por destilación fraccionada contínua en dos torres, la primera de las cuales obtiene benceno como producto de cabeza y unas colas de tolueno y xilenos, que se cargan en la segunda torre. Esta torre obtiene tolueno como cabeza y xilenos como colas. En el diagrama de flujo semuestra la operación. Durante un período de operación de 12 horas se extraen de las torres los siguientes productos:
 

 
 
 
Torre 1
Cabezas netas
Torre 2
Cabezas netas
Torre 3
Colas
Galones a 60°F
9240
6390
10800
% en volumen
 
 
 
Benceno
98.5
1.0
 
Tolueno
1.5
98.5
0.7
Xilenos
 
0.5
99.3
Durante el período los niveles del líquido en las secciones de acumulación de la planta varían, según seobservó por los indicadores de nivel que miden las alturas de los niveles por encima de los puntos fijados convencionalmente. El volumen líquido, corregido a 60°F de las secciones de acumulación por pulgada de altura y los niveles iniciales y finales fueron los siguientes:
 
 
Volumen de líquido corregido,
(gal/plg)
Nivel inicial,
plg
Nivel final,
Plg
Acumulador de reflujo de torre 1
24
36
58Acumulador de colas de torre 1
46
60
45
Acumulador de reflujo de torre 2
35
80
65
Acumulador de colas de torre 2
18
52
54
 
Calcular:
 
1. El volumen y composición de la carga durante el período de operación de 12 horas.
2. La velocidad de flujo desde las colas de la torre 1
3. La velocidad de producción del destilado y colas de cada torre, supuesto que los niveles líquidos y las composicionespermanecieron constantes para la misma velocidad de carga.
Respuestas:
 
1.
 
 
Galones
% volumétrico
Benceno
9678
37.52
Tolueno
5757
22.36
Xilenos
10344
40.12
 
2. 16700 galones por 12 horas.
  
3.
 
Cabezas 1
9768 gal por 12 horas
Colas 1
16010 gal por 12 horas
Cabezas 2
5620 gal por 12 horas
Colas 2
10390 gal por 12 horas
 
 
CASO 2
300 galones de una mezcla que contiene 75%w de etanol (alcoholetílico) y 25% de agua (gravedad específica de la mezcla = 0.877) y cierta cantidad de una mezcla de 40%w de etanol y 60% de agua (gravedad específica = 0.952) se combinan para obtener una mezcla que contiene 60%w de etanol. Determinar el volumen de la mezcla al 40%.
 
Respuesta: 207 gal.
 
 
CASO 3
Se alimenta a una serie de 10 evaporadores, agua de mar que contiene 3.5%w de sal. En cada una de las10 unidades se evaporan cantidades casi iguales de agua y después se condensan y combinan para obtener una corriente de producto de agua dulce. La salmuera que sale de cada evaporador excepto es décimo, se alimenta al evaporador siguiente. La salmuera que sale del décimo evaporador contiene 5%w de sal.
 
1.      Dibuje un diagrama de flujo del proceso que muestre el primer, cuarto y décimoevaporadores. Marcar todas las corrientes que salen y entran de estos evaporadores.
 
2.      Escriba en orden el conjunto de ecuaciones que resolvería para determinar el rendimiento fraccional de agua dulce del proceso (kg agua recuperada/kg agua en la alimentación del proceso) y el porcentaje por peso de sal en la solución que sale del cuarto evaporador. No debe haber más de una variable previamenteindeterminada en cada ecuación que escriba. Subraye la variable que despejaría en cada ecuación. No haga los cálculos.
 
3.      Resuelva las ecuaciones del inciso 2. para obtener las dos cantidades que se especifican.
 
Respuesta: 3. 39.8 % de sal en el efluente del cuarto evaporador
 
 
CASO 4
En la producción de un aceite de frijol, que contiene 13%w de aceite y 87% de sólidos, se muelen lassemillas y se alimentan a un tanque con agitación (el extractor) junto con una corriente de semillas molidas se suspenden en el líquido. La proporción de alimentación es 3 kg de hexano/kg de frijol. Las semillas molidas se suspenden en el líquido y casi todo el aceite de éstas se extrae con hexano. El efluente del reactor pasa a un filtro. La torta de filtración contiene 75%w de sólidos de...