Destilación grupo F
Enviado por Alex Alejo • 27 de Noviembre de 2020 • Apuntes • 913 Palabras (4 Páginas) • 63 Visitas
Alimentación (F) | Destilado (D) | ||
Composición (%vol) | - | Composición (%vol) | 80% |
Flujo másico | 50 lb/h | Flujo másico | 10 lb/h |
Temperatura | 20 °C | Temperatura | 25 °C |
Reflujo (R) | Residuo (W) | ||
Flujo másico | 30 lb/h | Temperatura | 95 °C |
Temperatura | 95 °C | Composición (%vol) | 18% |
Agua de enfriamiento | Flujo másico | 40 lb/h | |
Temperatura de entrada | 20 °C | Vapor de calentamiento | |
Flujo másico: | 300 lb/h | ||
Temperatura de salida | 35 °C | Vapor saturado a 80 psig |
Hemos tomado datos de la composición volumétrica para el destilado y residuo de un informe anterior.
Tabla 2 Datos teóricos de las propiedades para etanol y agua
Componente | Cp (Cal/mol °C) | λvap (Cal/mol) | ρ (g/cm3) | (g/mol)[pic 1] |
Etanol | M26.79 | 9234.45 | 0.789 | 46 |
Agua | 18.02 | 9724.88 | 1 | 18 |
Tabla 3 Capacidades caloríficas del etanol en solución para diferentes % molares
Etanol en solución | |
%mol | CL (Cal/mol °C) |
12.64% | 1.023 |
55.26% | 0.767* |
6.35% | 1.023* |
*Datos interpolados
Tabla 4 Temperatura de Burbuja y Rocío
Temperatura | |
Burbuja (°C) | 85.6 |
Rocío (°C) | 97 |
Balance de masa
Debido a que la composición se encuentra en fracciones de volumen, hallaremos las fracciones molares correspondientes a la corriente de entrada:
[pic 2]
Donde:
[pic 3]
[pic 4]
También, se procede a calcular la masa molar aproximada de cada corriente:
[pic 5]
[pic 6]
Ahora, convirtiendo los flujos másicos (lb/hr) en flujos molares (mol/s):
[pic 7]
[pic 8]
Realizando el balance global:
[pic 9]
[pic 10]
Realizando el balance por componente:
[pic 11]
[pic 12]
[pic 13]
[pic 14]
Balance de energía
Cálculo de la condición térmica de la alimentación
[pic 15]
Para hallar las entalpías, recurriremos a las ecuaciones del libro Treybal:
[pic 16]
[pic 17]
[pic 18]
[pic 19]
[pic 20]
[pic 21]
Entonces:
[pic 22]
La alimentación es un líquido por debajo de la temperatura de burbuja, con los datos de equilibrio del sistema binario, trazamos la curva de equilibrio y la recta identidad:
[pic 23]
Ahora calculamos la pendiente de la recta “q”:
[pic 24]
De la gráfica se puede notar que existe un punto azeotrópico ubicado en 0.8954 molar de la fase líquida aproximadamente. Luego, nos ubicamos en la recta identidad en el punto (0.1264; 0.1264) y trazamos una recta con pendiente igual a m = 7.713 interceptando la curva de equilibrio y obtenemos los puntos para la recta “q”:
x | y |
0.1264 | 0.1264 |
0.2137 | 0.8 |
La ecuación de la recta “q”:
[pic 25]
En la siguiente tabla, los datos de la primera fila representan la intersección de la recta “q” y la curva de equilibrio, los de la segunda fila representan la composición del destilado que se representan en la recta de identidad y la tercera fila es la intersección del eje y con la recta que une los puntos de las dos primeras filas. A partir del tercer dato calculamos el reflujo mínimo de la siguiente manera:
Tabla 5 Puntos para hallar Rmin
x | y |
0.177 | 0.5165 |
0.5525 | 0.5525 |
0 | 0.4996 |
Luego:
[pic 26]
[pic 27]
Considerando que la relación de reflujo es 1.5 veces la relación de reflujo mínima, entonces:
[pic 28]
[pic 29]
La zona de enriquecimiento:
La intersección del eje “y” con la recta de operación en la zona de enriquecimiento.
[pic 30]
Tabla 6 Zona de enriquecimiento
x | y |
0.5525 | 0.5525 |
0 | 0.4767 |
[pic 31]
Asimismo, para la recta de empobrecimiento utilizaremos el punto de los fondos en la identidad (0.0635, 0.0635) y la intersección de la recta “q” con la recta de enriquecimiento:
...