Control 1 Procesos Industriales

Ejercicios Resueltos

Control 1

Problema 1

Una mezcla líquida que contiene 15% de benceno, 40% de tolueno y el resto de xileno alimenta una columna

de destilación. El producto pesado de esta columna contiene 25% de xileno y nada de benceno, sabiéndose

además que esta corriente recupera el 87% de tolueno proveniente de la alimentación. El producto ligero se

envía a otra parte del proceso (que no analizaremos). El flujo molar de la corriente de alimentación es de 1500

mol/h.

a) Realizar el diagrama de flujo correspondiente.

b) Realizar el análisis de grados de libertad para este problema, para verificar que es posible resolverlo.

c) Determinar los valores de todas las variables desconocidas del proceso.

Nota: lo amarillo es lo que debería haber dicho, en lugar de “75% de xileno”

Diagrama de flujo

Columna de destilación

UNIVERSIDAD ANDRES BELLO

FACULTAD DE INGENIERIA

CURSO: PROCESOS INDUSTRIALES

202210

Incógnitas 5 Dos flujos molares y tres concentraciones

Ecuaciones

independientes

3+2 Tres balances de masa

Relación entre las concentraciones: 𝑥𝐿,𝑋 = 1 − 𝑥𝐿,𝐵 − 𝑥𝐿,𝑇

Relación de recuperación del Tolueno:

0,87 × (0,4 × 1500

𝑚𝑜𝑙

ℎ

) = 0,75 × 𝑛̇𝑃

Grados de

libertad

0

Relación de recuperación del Tolueno:

0,87 × (0,4 × 1500

𝑚𝑜𝑙

ℎ

) = 0,75 × 𝑛̇𝑃

Balance de masa general:

𝑛̇𝐴 = 𝑛̇𝐿 + 𝑛̇𝑃

1500

𝑚𝑜𝑙

ℎ

= 𝑛̇𝐿 + 696

𝑚𝑜𝑙

ℎ

Balance benceno

𝑥𝐴,𝐵𝑛̇𝐴 = 𝑥𝐿,𝐵𝑛̇𝐿 + 𝑥𝑃,𝐵𝑛̇𝑃

0,15 × 1500

𝑚𝑜𝑙

ℎ

= 𝑥𝐿,𝐵 × 804

𝑚𝑜𝑙

ℎ

+ 0 × 696

𝑚𝑜𝑙

ℎ

𝑥𝐿,𝐵 = 0,28

Balance tolueno

𝑥𝐴,𝑇𝑛̇𝐴 = 𝑥𝐿,𝑇𝑛̇𝐿 + 𝑥𝑃,𝑇𝑛̇𝑃

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FACULTAD DE INGENIERIA

CURSO: PROCESOS INDUSTRIALES

202210

0,4 × 1500

𝑚𝑜𝑙

ℎ

= 𝑥𝐿,𝐴 × 804

𝑚𝑜𝑙

ℎ

+ 0,75 × 696

𝑚𝑜𝑙

ℎ

𝑥𝐿,𝐴 = 0,097

Balance xileno

(1 − 𝑥𝐴,𝐵 − 𝑥𝑃,𝑇)𝑛̇𝐴 = (1 − 𝑥𝐿,𝐵 − 𝑥𝐿,𝑇)𝑛̇𝐿 + (1 − 𝑥𝑃,𝐵 − 𝑥𝑃,𝑇)𝑛̇𝑃

0,45 × 1500

𝑚𝑜𝑙

ℎ

= 𝑥𝐿,𝑋 × 804

𝑚𝑜𝑙

ℎ

+ 0,25 × 696

𝑚𝑜𝑙

ℎ

𝑥𝐿,𝑋 = 0,623

Problema 2

Una corriente A conteniendo 75% de agua y 25% de sólido es alimentada a un granulador a una velocidad de flujo de

4.000 kg/h. La alimentación es mezclada antes de ingresar al granulador con producto reciclado (R) desde el secador. El

objetivo de esto es reducir la cantidad de agua en la alimentación que ingresa al granulador al 50%.

Al secador ingresa una corriente S de aire para reducir la cantidad de humedad de los sólidos. El aire húmedo que ingresa

al secador contiene 3% de agua y abandona el mismo (H) con un contenido del 6 % de agua. El producto (P) que abandona

el secador tiene 16,7% de agua.

a) Realice el diagrama de flujo del proceso. Puede completar el esquema presentado con la información

necesaria.

b) Realice el análisis de grados de libertad para este proceso.

c) De acuerdo a la información obtenida en (b), calcule el flujo másico de la corriente recirculada (𝑚̇𝑅) y el flujo

de aire húmedo que ingresa al secador (𝑚̇𝑆

).

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CURSO: PROCESOS INDUSTRIALES

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