Destilacion

1.- la destilación de una mezcla formada por 40 lbmolh de metanol y 60 lbmolh de agua, alimentadas como liquido saturado, es realizada en una torre que opera a una atmosfera de presión y que tiene 7 etapas de equilibrio y la caldera (8 etapas totales). La alimentación puede introducirse en cualquier punto si la torre funcionara a la razón de reflujo necesaria para recuperar el 95% de metanol enel destilado con una pureza del 98% mol, ¿Cuál debe ser la producción de vapor en la caldera en lbmolh? Los datos de equilibrio son:
Xm | Ym |
0 | 0 |
0.02 | 0.134 |
0.06 | 0.304 |
0.1 | 0.418 |
0.2 | 0.579 |
0.3 | 0.665 |
0.4 | 0.729 |
0.5 | 0.779 |
0.6 | 0.825 |
0.7 | 0.87 |
0.8 | 0.915 |
0.9 | 0.953 |
0.95 | 0.979 |
1 | 1 |

Ym,fmin y xm,fm, se obtuvieron dela intersección de la línea de operación con la línea de equilibrio.

Se realizaron varías suposiciones de reflujo, hasta que se encontró que R= 3.7 rmin, cumplía satisfactoriamente con el balance de masa para obtener las etapas señaladas en el planteamiento del problema.

Balance de masa

Puntos para la Línea de operación de enriquecimiento.Puntos para la Línea de operación de agotamiento.



Realizando la gráfica correspondiente y revisando que se cumplen con las condiciones del problema, el vapor en la caldera debe ser de .
Xm | Ym | 45° | Línea Rectificación | Línea Agotamiento |
0 | 0 | 0 | 0.291229338 | -0.01532786 |
0.02 | 0.134 | 0.02 | 0.305285882 |0.014056544 |
0.06 | 0.304 | 0.06 | 0.33339897 | 0.072825352 |
0.1 | 0.418 | 0.1 | 0.361512059 | 0.13159416 |
0.2 | 0.579 | 0.2 | 0.431794779 | 0.27851618 |
0.3 | 0.665 | 0.3 | 0.5020775 | 0.4254382 |
0.4 | 0.729 | 0.4 | 0.57236022 | 0.57236022 |
0.5 | 0.779 | 0.5 | 0.642642941 | 0.71928224 |
0.6 | 0.825 | 0.6 | 0.712925662 | 0.866204261 |
0.7 | 0.87 | 0.7 | 0.783208382 | 1.013126281 |0.8 | 0.915 | 0.8 | 0.853491103 | 1.160048301 |
0.9 | 0.953 | 0.9 | 0.923773824 | 1.306970321 |
0.95 | 0.979 | 0.95 | 0.958915184 | 1.380431331 |
1 | 1 | 1 | 0.994056544 | 1.453892341 |

Fig. 1 Gráfica del problema 1.
Fig. 1 Gráfica del problema 1.

2.- Supóngase que el caudal de vapor descrita en el problema 1 (con 8 etapas, misma alimentación) está limitada por la capacidad del calderaa 90lbmolh. Para los 100 lbmolh dados de alimento. ¿Cuál será la fracción máxima del metanol alimentado que puede recuperarse con una pureza del 98 %, o más alta?




Suponiendo:

Entonces:

Puntos para la Línea de operación de enriquecimiento.


Puntos para la Línea de operación de agotamiento.Al realizar la gráfica se comprueba que la suposición realizada del destilado es correcta por lo tanto la fracción de metanol que se puede recuperar es

Fig. 2 Gráfica del problema 2
Fig. 2 Gráfica del problema 2

Xm | ym | 45° | Línea Rect. | Línea Agot. |
0 | 0 | 0 | 0.35555556 | -0.0888889 |
0.02 | 0.134 | 0.02 | 0.36829932 | -0.0539229 |
0.06 | 0.304 | 0.06 |0.39378685 | 0.01600907 |
0.1 | 0.418 | 0.1 | 0.41927438 | 0.08594104 |
0.2 | 0.579 | 0.2 | 0.4829932 | 0.26077098 |
0.3 | 0.665 | 0.3 | 0.54671202 | 0.43560091 |
0.4 | 0.729 | 0.4 | 0.61043084 | 0.61043084 |
0.5 | 0.779 | 0.5 | 0.67414966 | 0.78526077 |
0.6 | 0.825 | 0.6 | 0.73786848 | 0.9600907 |
0.7 | 0.87 | 0.7 | 0.8015873 | 1.13492063 |
0.8 | 0.915 | 0.8 | 0.86530612 |1.30975057 |
0.9 | 0.953 | 0.9 | 0.92902494 | 1.4845805 |
0.95 | 0.979 | 0.95 | 0.96088435 | 1.57199546 |
1 | 1 | 1 | 0.99274376 | 1.65941043 |

3.- Una alternativa para aumentar la capacidad de la torre de las ocho etapas de equilibrio usadas en el problema 1 y 2 es la de instalar un precalentador que vaporizara parcialmente la alimentación. Si la torre ha de tener un caudal de generación de...