viscosidad

EJERCICIO 3
En una destilería se va a fraccionar una mezcla de acetona en agua que contiene 36% en peso en
acetona y que deber ser tratada para obtener 98% en peso de acetona en el destilado por unos
fondos que no contengan más del 1% en peso de acetona. La mezcla está disponible de otro
proceso de la destilería a un flujo de 1200Kg/H y una temperatura de 20°C.
A) Determine el reflujo mínimopara llevar a cabo la separación
B) Determine el número de platos teóricos requeridos para llevar a cabo la separación con un
reflujo de 1,2 veces el reflujo mínimo.
C) Indique cual debe ser el plato de alimentación
D) Elabore un diagrama flujo vapor Vs. Numero de etapas.
Solución:
Se deben hallar los datos del equilibrio, tanto las concentraciones como las entalpias de cada
componente,que pueden ser calculadas con las siguientes ecuaciones:
Ec.1
Donde,
HL= Entalpia molar de la solución a una temperatura T, en KJ/Kmol
Cps= Calor especifico de la solución, en KJ/Kg K
Mav= Peso molecular de la solución
T0= Temperatura de referencia
ΔHs= Calor de la solución a la T0, en KJ/Kmol
A= acetona
B= agua
Desde que el calor de vapor de la mezcla es despreciable, se usa la siguienteecuación para calcular
la entalpia molar del vapor saturado Hv a una T dada y una concentración Y*.
Ec. 2
Donde,
CpA, CpB= Calores específicos de los líquidos puros acetona y agua en KJ/Kg K
λA, λB= Calores de vaporización de la acetona y agua a una T, en KJ/Kg
Los cálculos de las entalpias de la solución y vapor son ilustrados a continuación:
Los datos de concentración-entalpia para elsistema acetona-agua han sido calculados a una
presión total de 1 atm. El calor integral de solución (a 20°C) a diferentes concentraciones, los datos

del calor especifico de la solución y X-Y* se encuentran en la siguiente tabla. (X, Y* = Fracción
molar de la acetona en solución y el vapor en el equilibrio, respectivamente).
Temperatura
Ɵ(°C)
56,5
57
57,5
58,2
58,9
59,5
60
60,4
6162,2
66,6
75,7
91,7
100

Temperatura Ɵ(K)
329,65
330,15
330,65
331,35
332,05
332,65
333,15
333,55
334,15
335,35
339,75
348,85
364,85
373,15

X
Y
∆Hs(KJ/Kmol)
Cps(KJ/kg.K)
1
1
0
2,260872
0,96
0,99
0
2,344608
0,94
0,99
-44,17074
2,344608
0,92
0,99
-99,980784
2,553948
0,89
0,98
-172,119348
2,763288
0,87
0,98
-252,46404
2,93076
0,85
0,97
-349,8490083,1401
0,84
0,97
-508,6962
3,34944
0,82
0,96
-718,87356
3,55878
0,77
0,95
-785,86236
3,809988
0,64
0,9
-668,63196
4,019328
0,41
0,77
-447,15024
4,103064
0,12
0,35
-92,94696
4,1868
0
0
0
4,1868
Tabla #1. Datos del calor especifico de la solución y X-Y*.

Otros datos relevantes
CpA= 2,386476 KJ/Kg K
CpB= 4,1868 KJ/Kg K
λA= 519,8414616 KJ/Kg
λB=2302,74 KJ/Kg
Tabla#2
Se selecciona como temperatura de referencia, T0=15°C (a la cual se dan todos los calores
integrales de la solución).
El problema considera una solución que contiene 60% en peso de acetona a una temperatura de
56,5°C. Se calcula el peso molecular de la mezcla, teniendo en cuenta que el peso molecular de la
acetona es 58 y agua 18:
( )(

)

(

)(

)

( )(

)

(

)( )

Acontinuación se encuentra una muestra de cálculos para la solución y para el equilibrio del
vapor:
(

)

(

)

Ec. 3
(

(

)

)

Los valores de la entalpia y de las otras concentraciones han sido calculados y los resultados se
muestran a continuación:
Mav
58
56,4
55,6
54,8
53,6
52,8
52
51,6
50,8
48,8
43,6
34,4
22,8
18

λa(kJ/kg)

HL(KJ/Kmol) Hv(KJ/Kmol)519,8414616 5441,9189
35895,0525
519,3139248 5514,51802 36254,85565
518,786388 5336,70462 36536,47047
518,0478365 5416,5469 36911,55077
517,309285 5408,06444 37173,72927
516,6762408 5225,1264 37350,06499
516,148704 5019,72199 37475,29761
515,7266746 4661,49938 37592,81944
515,0936304 4192,24284 37717,03365
513,8275421 3889,75491 37939,3882
509,1852182 3894,10919 38797,43082
499,5840485...