PROCESOS DE SEPARACION

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UNIVERSIDAD TECNOLOGÍA DE MÉXICO

                                                     INGENIERÍA QUÍMICA

PROCESOS DE SEPARACIÓN I

TRABAJO PARA EVALUACIÓN FINAL

EQUIVALENTE: 20 PUNTOS = 10%

Dra Nayma Itandehuit Murillo Hernández

1. Se tratan por absorción, 375 m3/h de una mezcla gaseosa de CH4/aire con 12% de volumen hasta recuperar el 90% de CH4. El líquido para absorber el CH4 es agua y trabaja a un flujo 35% mayor al mínimo. Las condiciones de operación corresponden a 20ºC, 1.25 atm de presión en una torre de 11 platos teóricos. Bajo estas condiciones, la contante de equilibrio es de 37600 atm/(mol soluto/mol total) (para 1 atm de presión), determinar (3 Puntos):

1. Flujo molar mínimo
2. Flujo real de agua
3. Concentración en la corriente de salida
4. Número de platos reales
5. Eficiencia global de la columna

1. Se tiene una torre de 10 etapas teóricas para realizar una separación por absorción bajo 45ºC y 1.3 atm de presión. A dicha torre entran 35 m3/h de una mezcla metanol/aire con el 10% de volumen del componente de interés. Se desea obtener una solución líquida de salida con una concentración del 32% en peso del soluto. Determinar (2 puntos):

1. Concentración de la corriente de gas que sale de la torre
2. Flujo molar de agua que debe emplearse

Nota: Para determinar las condiciones de equilibrio, en caso de ser necesarias, puedes obtenerla a partir de los datos de la solubilidad de compuesto de interés en agua, los datos se encuentran en el primer material proporcionado para absorción

1. Se tiene butano disuelto en agua y se lleva acabo una desorción con vapor de agua como gas inerte. La concentración en moles de butano debe reducirse de 5.8% hasta 0.05% empleándose 5 moles de vapor por cada 150 moles de la mezcla líquida de entrada la columna, la cuál trabaja a 1.5 atm y 15ºC. La relación de equilibrio en la condición de operación y = 48.5 x en fracciones molares, determinar (2 puntos):

1. Identificación de concentraciones en la entrada y la salida
2. Pendiente de la recta de operaciones
3. Número de etapas teóricas en la torre
4. Fracción de soluto desasorbido
5. Relación molar que debe utilizarse, sí opera a una presión de 6.5 atm bajo las mismas concentraciones de entrada y salida

Nota: Cuando no se proporcionen las condiciones de equilibrio del componente de interés y no se tenga tablas con los valores correspondientes, con la temperatura de operación se puede determinar la presión de saturación del componte de interés, en este caso del Butano, para que el equilibrio lo cumpla mediante la Ley de Raoult.

Para la determinación de la presión, se pueden utilizar los valores de Antoine en Bar o mm Hg que se les adjuntan. Luego, aplicar keq = Psat/P total

1. Se tiene una torre con 12 etapas teóricas para realizar una desorción con aire como gas inerte de propano. El propano se encuentra en solución acuosa que contiene 4.8% en peso. Se opera a 6 mol de aire por cada 3 moles de agua que entra determinar (3 puntos):

1. La concentración de Propano en la corriente gaseosa que sale de la torre
2. El porcentaje de soluto desabsorbido

Nota: Considera como condiciones de operación a 2 atm en fracción molar como y = 35 x

1. En una torre de relleno, se requieren tratar 3 m3/s de una mezcla de benceno-nitrogeno que contiene el 5% de benceno, y se desea elimiar el 95% del benceno alimentado. Como líquido absorbente, se utilizan 10 kg/s de una solución benceno-kerosen  al 0.18% en peso. El kerosen empleado tiene un peso molecular de 180 g/mol y la velocidad másica del gas inerte es de 3 g/m2s. El sistema en equilibrio cumple con la Ley de Raoult. El coeficiente volumétrico global aparente de transferencia de masa con respecto al gas es K Gas-a = 250 kgmol gas total/m3h. Las condiciones de operación son 0.77 Bar y 25ºC.

Calcular:

1. El diámetro de la torre D
2. La altura del relleno zTotal (3 puntos)

1. Se tratan 1050 m3/h de una mezcla de aminiaco-aire al 25% por absorción con agua hasta eliminar el 99.5% del NH3. A la salida se obtiene NH4OH al 0.25% en peso. Las condiciones de operación son a 1 atm y 25 ºC, dicha operación se realiza en una torre de relleno de 1.8 m de altura y 1.5 m de diametro. Determinar:

1. El flujo másico de la disolución líquida a la salida
2. El coeficiente volumétrico global de transferencia de materia referido al gas

Los datos de equilibrio para el sistema NH3-agua son:

(2 puntos)

Nota: Para determinar las condiciones de equilibrio, en caso de ser necesarias., puedes obtenerla a partir de los datos de la solubilidad de compuesto de interés en agua, los datos se encuentran en el primer material proporcionado para absorción

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