Estudiante

ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD
EJEMPLO 8.4 OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA (Treybal, 1980)

Luz Adriana Cadena Díaz; Daniel Mauricio Perdomo Duarte, Santiago López Tavera.
Operaciones de Separación
Departamento de Ingeniería Química y Ambiental
Universidad Nacional de Colombia


RESUMEN

En el análisis de sensibilidad expuesto en este artículo se analiza el efecto que tiene latemperatura sobre el proceso de absorción sobre la determinación del número de platos teóricos en una columna de platos, trabajando sobre un ejemplo expuesto en el libro Operaciones de Transferencia de Masa del autor Robert E. Treybal. Para dicho análisis se llevó a cabo el ejemplo con la temperatura de entrada de líquido propuesta en éste: 35 °C , una temperatura superior y una temperatura inferior, enlas que se evidencia que una mayor temperatura de entrada de líquido requiere de una mayor cantidad de etapas para obtener el mismo grado de separación deseado.


ABSTRACT
In the sensitivity analysis presented in this article, the effect of temperature on the absorption process in a performed plate column is analized, based on the determination of the number of teoric plates, working on aexample given in the book Mass Transfer Operations by Robert E . Treybal. For this analysis three values of temperature were taken until they adjusted for 3, 4 and 5 plates, in which is evident that given a higher temperature of liquid feed, the amount of plates required for the same amount of separation must be higher.
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INTRODUCCIÓN
El proceso de absorción es utilizado en la industriacuando se desea separar un componente presente en una mezcla gaseosa; para llevar a cabo este proceso se utiliza un liquido en el cual la sustancia a separar sea soluble. Ambas fases se ponen en contacto en una torre, la cual varía sus condiciones de operación y sus dimensiones de acuerdo a las propiedades de los fluidos utilizados. De acuerdo a la necesidad de las corrientes de salida se debe analizarcuáles son las condiciones óptimas de operación. Para el presente artículo se analizará el efecto que tiene cambiar la temperatura en una columna de platos ideales o teóricos en la que se desea separar pentano con un aceite.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Se va a lavar un kmol por unidad de tiempo de un gas que consta de 75% metano y 25% de vapor de n-pentano, n-C5H12, 27°C, 1 atm, con 2kmol/unidad de tiempo de un aceite de parafina no volátil, peso molec. 200, capacidad calorífica 1.884 kJ/kg.K, que entra al absorbedor libre de pentano a 35°C. Calcular el número de platos ideales para la absorción adiabática del 98% del pentano. Despreciar la solubilidad del CH4 en el aceite y suponer que la operación va a ser a 1 atm (despreciar la caída de presión del flujo a través de los platos). Elpentano forma soluciones ideales con el aceite de parafina.
Las capacidades caloríficas que se van a encontrar en el rango de temperaturas son:
CH4 = 35.59 kJ/kmol.K
n-C5H12 = 119.75 kJ/kmol.K como vapor y 177.53 kJ/kmol.K como líquido
El calor latente de evaporación del n-C5H12, a 0°C = 27820 kJ/kmol. Utilizard una temperatura base T0=0°C.

MUESTRA DE CÁLCULO
Flujos de entrada
Gn+1 (kmol)1
Yn+1
0.25
Lo (kmol)
2
% Abs
0.98
TG
27
TL
35
Tabla 1. Flujos de entrada
El primer paso consiste en hallar las entalpías del gas y del líquido utilizando las entalpías de referencia a 0°C, las fracciones y las capacidades caloríficas de los compoenntes:




De este modo, las entalpías de los flujos de gas y de líquido quedan en función de las fracciones molares y de latemperatura.
El siguiente paso es hallar el comportamiento del equilibrio para los componentes. El ejercicio proporciona la siguiente tabla:
t, °C
20
25
30
35
40
43
m
0.575
0.69
0.81
0.95
1.1
1.25
Tabla 1. Variación de m con respecto a t
Las soluciones de este problema cumplen la ley de Raoult:

Donde p es la presión de vapor del n-pentano.
Se realizó la siguiente gráfica con los...