Problemas

Colecci´on de problemas.
Tecnolog´ıa Qu´ımica General.
Curso 2002/2003

Balance de materia en una unidad de proceso sin reacci´on.
Problema 1
Una soluci´on compuesta de 50% de etanol, 10% de metanol y 40% de agua es alimentada con
un caudal de 100kg/h a un separador que produce una corriente con un caudal de 60kg/h y una
composici´on de 80% de etanol, 15% de metanol y el resto agua.
Calcular elcaudal y la composici´on de la otra corriente que se obtiene del separador.
Problema 2
Una mezcla l´ıquida conteniendo un 45%p de benceno y un 55%p de tolueno es alimentada a una
columna de destilaci´on. Una corriente deja la columna por cabeza conteniendo un 95%m de benceno
y una corriente deja la columna por el fondo conteniendo un 8% del benceno alimentado a la columna.
El caudal volum´etricode la corriente de alimentaci´on es de 200l/h y la gravedad espec´ıfica de la
mezcla alimentada es 0,872kg/l.
Determinar el flujo m´asico de la corriente que sale por cabeza y el flujo m´asico y la composici´on de
la corriente que sale por el fondo.
Problema 3
Se dispone de una corriente obtenida en el procesamiento de un crudo, con un caudal de 1000
moles/h y constituida por un 20%m de propano, un30%m de isobutano, un 20%m de isopentano y
un 30%m de pentano.
Se desea separar dicha corriente en dos fracciones por destilaci´on. El destilado debe contener todo
el propano de la alimentaci´on, el 80% del isopentano alimentado a la unidad, y adem´as su contenido
en isobutano ser´a del 40%. La corriente de fondo contendr´a todo el pentano de la alimentaci´on. Se
pide:
a. Representar la columna,indicando las corriente, variables y especificaciones.
b. Definir las ecuaciones del balance
c. Calcular la composici´on completa de las corrientes de destilado y de fondo.

Balance de materia en varias unidades de proceso sin reacci´on.
Problema 1
Se dise˜
na un evaporador de triple efecto para reducir el agua de una salmuera (sal -NaCl- y agua)
desde un 75%p a un 3% en peso. A la salida delprimer efecto queda un 67% de agua y a la salida
del segundo efecto queda un 50% de agua. Si se quiere producir 14670kg/h de sal (del 3%p de
agua), determinar:
a. El caudal de alimentaci´on de la salmuera
b. La cantidad de agua extra´ıda en cada etapa del evaporador.

Problema 2
La acetona se utiliza en la fabricaci´on de muchas sustancias qu´ımicas y tambi´en como disolvente.
En esta u
´ltimaaplicaci´on, la liberaci´on de vapor de acetona al ambiente est´a sujeta a muchas
restricciones. Se nos pide dise˜
nar un sistema de recuperaci´on de acetona con un diagrama de
flujo como el representado en la figura. Todas las concentraciones que se muestran es esa figura,
tanto para gases como para l´ıquidos, se especifican en porcentaje en peso. Calcular los caudales de
A,F,W,B, y D.

Problema 3
Enla etapa final de una planta de producci´on de di´oxido de titanio (TiO2 ), se procesa una corriente
intermedia consistente en un precipitado de TiO2 suspendido en una soluci´on acuosa salina, que
debe ser purificado de sal, de modo que se obtengan 4000kg/h de producto final conteniendo 100
partes por mill´on de sal, expresado en base seca.
El proceso de purificaci´on consiste en el lavado delprecipitado con agua. La corriente alimentada
al proceso de purificaci´on contiene un 40% TiO2 , 20% sal y el resto agua, porcentajes m´asicos. El
producto, una vez lavado , se decanta, separ´andose en dos fases. Una fase s´olida humectada con
agua, que es el producto final definido anteriormente, cuyo contenido en TiO2 es del 50%; la otra,
es una agua residual conteniendo restos de sal, pero exentade TiO2 . Se pide:
a. Analizar la tabla de grados de libertad del sistema obtenida con los datos del problema.
b. Si se utiliza para el lavado una cantidad de agua de 6kg/kg de alimentaci´on, calcular el caudal
y composici´on de la corriente de agua residual obtenida.
c. El proceso descrito se somete a aprobaci´on de impacto medio-ambiental, autoriz´andose el
vertido a un r´ıo de un m´aximo...