columna de fraccionamiento
Páginas: 5 (1248 palabras)
Publicado: 17 de octubre de 2013
Una columna de fraccionamiento que opera a 1 atm se ha proyectado para separar una mezcla benceno-tolueno de 30 000 Kg/h la mezcla contiene una fracción peso de 0.4 y se quiere obtener un producto destilado que contenga 97% en peso de benceno y un producto residuo que contenga 98% en peso de tolueno. La columna opera con una Rf=2.0 Kg reflujo/Kg destilado, la alimentación entra líquida a lacolumna a su punto de ebullición y el reflujo se envía a la columna a 38°C
Determinar las cantidades de producto destilado y de residuo que se obtienen, el número de platos teóricos necesarios, la eficacia del condensador, cantidad de calor en el rehervidor, la cantidad de agua fría en el condensador si entra a 20°C y sale a 49°C, la cantidad de vapor necesaria en el calderín si se utiliza un vaporde agua saturada a 2.5 Kg/cm2 presión manométrica.
Las ecuaciones de las líneas de operación se obtienen en el método de Ponchon-Savarit mediante los balances de materia y energía aplicada a cada sección de la torre antes de las ecuaciones de balance de masa se genera el diagrama de equilibrio para una mezcla Benceno-Tolueno.
Para generarlo son necesarias las fracciones peso de loscomponentes líquido y vapor se grafica “x,y” y “x,x” de esta manera se generara una curva de equilibrio y una recta justo debajo, como se muestra aquí.
REALIZANDO LOS BALANCES DE MASA:
Balance general de materia:
Sustituyendo:
Despejando:
Para determinar el número de platos teóricos es necesario el diagrama de entalpia-composicion para la creación de este es necesario ladeterminación de algunos puntos (“xDhD+qCD”, “xF,hF”, “xW,hW-qCR”, “xD,hD”, “xW,hW”) antes de esto es necesario determinar qCD valor necesario para trazar uno de los puntos antes mencionados.
Balance de energía:
Balance en el condensador:
Las entalpias que se muestran en la ecuación de arriba “” se obtienen del diagrama entalpia composición ya que el problema menciona que se desea una fracción dedestilado del 97% hD sería igual a la entalpia de líquido a esa fracción y HV a la del vapor a la misma.
Sustituyendo:
Resultado:
El punto (xD,hD) está parcialmente determinado puesto que el problema proporciona el valor de xD=0.97 solo es necesario determinar hD de la siguiente manera:
Ahora lo más complicado de la ecuación anterior es que es necesario determinar un Cpmezcla puesto que enla corriente de destilado se encuentran fracciones de ambos componentes obteniéndose de la siguiente manera:
Es importante señalar que las fracciones correspondientes para la determinación de este Cpm son las de líquido puesto que en esta corriente se obtiene en dicha fase.
Sustituyendo:
Resultando:
Ahora sustituyendo en la ecuación de hD:
Ahora bien el punto (xD,hD) ha sidodeterminado.
Es necesario determinar el punto ( xD,hD+qCD ) este utiliza datos del punto anterior como se puede apreciar:
El punto (xF,hF) se determina entrando en el diagrama entalpia composición el problema proporciona el valor de xF=0.4 el cual corresponde al valor en las ordenadas en la línea de líquido pues la mezcla entra como tal y el valor de entalpia se lee hacia la izquierdadirectamente.
Los datos para el punto (XW,hW) son proporcionados por el problema siendo XW la fracción restante de la corriente de benceno en la corriente de producto residuo y hW se determina leyendo directamente hacia el eje de las abscisas como se ha hecho antes.
El punto (XW,hW-qCR) se obtiene uniendo los puntos ( xD,hD+qCD ) y (XF,hF) hecho esto, se prolonga con una línea de tendencia hasta queel punto (XW,hW) este situado justo arriba del final de la línea, hecho esto se deberá unir el punto final de la línea al que llamaremos (Xw,hw-QCR) de tendencia con el punto (XW,hW).
Nota: para alargar la línea de tendencia es necesario entrar a “dar formato a línea de tendencia y elegir adelante o hacia atrás, según sea el caso”
El siguiente paso es unir el punto ( xD,hD+qCD ) con (xD,hD)...
Determinar las cantidades de producto destilado y de residuo que se obtienen, el número de platos teóricos necesarios, la eficacia del condensador, cantidad de calor en el rehervidor, la cantidad de agua fría en el condensador si entra a 20°C y sale a 49°C, la cantidad de vapor necesaria en el calderín si se utiliza un vaporde agua saturada a 2.5 Kg/cm2 presión manométrica.
Las ecuaciones de las líneas de operación se obtienen en el método de Ponchon-Savarit mediante los balances de materia y energía aplicada a cada sección de la torre antes de las ecuaciones de balance de masa se genera el diagrama de equilibrio para una mezcla Benceno-Tolueno.
Para generarlo son necesarias las fracciones peso de loscomponentes líquido y vapor se grafica “x,y” y “x,x” de esta manera se generara una curva de equilibrio y una recta justo debajo, como se muestra aquí.
REALIZANDO LOS BALANCES DE MASA:
Balance general de materia:
Sustituyendo:
Despejando:
Para determinar el número de platos teóricos es necesario el diagrama de entalpia-composicion para la creación de este es necesario ladeterminación de algunos puntos (“xDhD+qCD”, “xF,hF”, “xW,hW-qCR”, “xD,hD”, “xW,hW”) antes de esto es necesario determinar qCD valor necesario para trazar uno de los puntos antes mencionados.
Balance de energía:
Balance en el condensador:
Las entalpias que se muestran en la ecuación de arriba “” se obtienen del diagrama entalpia composición ya que el problema menciona que se desea una fracción dedestilado del 97% hD sería igual a la entalpia de líquido a esa fracción y HV a la del vapor a la misma.
Sustituyendo:
Resultado:
El punto (xD,hD) está parcialmente determinado puesto que el problema proporciona el valor de xD=0.97 solo es necesario determinar hD de la siguiente manera:
Ahora lo más complicado de la ecuación anterior es que es necesario determinar un Cpmezcla puesto que enla corriente de destilado se encuentran fracciones de ambos componentes obteniéndose de la siguiente manera:
Es importante señalar que las fracciones correspondientes para la determinación de este Cpm son las de líquido puesto que en esta corriente se obtiene en dicha fase.
Sustituyendo:
Resultando:
Ahora sustituyendo en la ecuación de hD:
Ahora bien el punto (xD,hD) ha sidodeterminado.
Es necesario determinar el punto ( xD,hD+qCD ) este utiliza datos del punto anterior como se puede apreciar:
El punto (xF,hF) se determina entrando en el diagrama entalpia composición el problema proporciona el valor de xF=0.4 el cual corresponde al valor en las ordenadas en la línea de líquido pues la mezcla entra como tal y el valor de entalpia se lee hacia la izquierdadirectamente.
Los datos para el punto (XW,hW) son proporcionados por el problema siendo XW la fracción restante de la corriente de benceno en la corriente de producto residuo y hW se determina leyendo directamente hacia el eje de las abscisas como se ha hecho antes.
El punto (XW,hW-qCR) se obtiene uniendo los puntos ( xD,hD+qCD ) y (XF,hF) hecho esto, se prolonga con una línea de tendencia hasta queel punto (XW,hW) este situado justo arriba del final de la línea, hecho esto se deberá unir el punto final de la línea al que llamaremos (Xw,hw-QCR) de tendencia con el punto (XW,hW).
Nota: para alargar la línea de tendencia es necesario entrar a “dar formato a línea de tendencia y elegir adelante o hacia atrás, según sea el caso”
El siguiente paso es unir el punto ( xD,hD+qCD ) con (xD,hD)...
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