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1. Se le solicita a un ingeniero químico que trabaja en cierta
compañía, que establezca un sistema de recuperación de acetona. A partir de la información indicada en el diagrama, se desean conocer los flujos másicos de todas las corrientes, con el objeto de poder determinar el tamaño del equipo. Se pide calcular además la composición de la carga de alimentación a la columna de destilación y análisis de G.L Respuesta = Aire = 9700 Kg/h F= 1260 Kg/h Acetona en agua = 1500 Kg/h X = 20% acetona Fd = 239 Kg/h Y= 80% agua Columna de absorción Destilador Global Proceso Variables de corriente independiente 6 6 10 8 Ecuaciones de balance independientes -3 -2 -5 - Variables de corriente independientes que se especifiquen -3 -2 -5 -
Reacciones adicionales 0 0 0 0 Grados de libertad 0 +2 0 0 Balance general: F1+F2=F3+F4+F5+F Balance por componente : Sustituyendo: Despejando F2Waire=F3Waire 100000.97=F31 F3=9700kg/h Sustituyendo en balance : Sustituyendo Despejando: 1200+10000=9700+F4 1200+10000-9700=F4 F4= Para acetona: Sustituyendo F2Wacetona=F4Wacetona 100000.03=1500Wacetona Wacetona=0. Por diferencia Wagua= 0. Para F F4Wacetona=F4Wacetona+F6Wacetona 15000.2=F5.99+F60.05 Sabemos que 1500=F5+F6, por lo que F5= 1500-F6 300= 1500-F60.99+(F6*0.05) 300-1485=-0.94F F6= 1260.63 kg/h F5= 293. Wacetona=. DESTILACIÓN ABSORCIÓN
F3= 9700
Waire= F1= 1200 WH20= F2= Waire=0. Wacetona=0.
F4= 1500
Wacetona=
Wagu a=0. F6= 1260. Wacetona=.
Columna I Columna ii Global Proceso Variables de corriente independiente 8 8 10 13 Ecuaciones de balance independientes -3 -3 -3 - Variables de corriente independientes que se especifiquen -3 -1 -4 - Reacciones adicionales -1 .1 -1 - Grados de libertad +1 +3 +2 + BASE DE CALCULO: 100 lbm/h Relaciones adicionales: F22X=F1WX(0.96) Y F3WB0.97=F4*WB ECUACIONES: Para columna I Balance General: F5= WX= WT= WB= F1= WB=0. WT=0. F2= WX=0. WT=0.
FI= F2+ F3, sabemos que F2=0.44FI, por lo que F2=44lbm/h. Y si sustituimos en el general tenemos que 100=44+F3, por lo que F3= 56lbm/h Balance por componente FIWB=F3+WB F1WT=F2WT+F3WT FIWX=F2WX+F3WX Al hacer los cálculos correspondientes obtenemos que: 1000.30=56WB WB=0.533 Y 1000.25=440.02+56*WT WT=0. Para columna II Balance General: F3=F4+F5, sabemos que F4=1.032WBF3, por lo que F4=30. lmb/h. Y si sustituimos en el general tenemos que 56=30.96+F5, por lo que F5= 25.04 lbm/h Balance por componente F3WB=F4WB+F5WB F3WT=F4WT+F5WT F3WX=F4WX+F5WX Al hacer los cálculos correspondientes obtenemos que: 560.43=25.04WT+30.960.06 WT=0. b) Calcule (i) el porcentaje de benceno en la alimentación del proceso (es decir, la alimentación a la primera columna) que emerge en el producto ligero de la segunda columna y (ii) el porcentaje de tolueno en la alimentación del proceso que emerge en el producto pesado de la segunda columna. PARA BENCENO: ((F4WB)/(F1WB))*100 ((30.960.94)/(1000.30))*100= 97%
Columna I Columna ii Global Proceso Variables de corriente independiente 10 9 14 19 Ecuaciones de balance independientes -3 -3 -3 - Variables de corriente independientes que se especifiquen -7 -6 -11 - Reacciones adicionales 0 0 0 0 Grados de libertad 0 0 0 0 b) Flujo y composición total de la corriente que une ambas torres. Sabemos que el BALANCE GENERAL: F+S1=G1+W1 500+150=G1+2000 por lo que G1= 3150 kg/h Mientras que el balance por componente: FXc=G1Yc)+W1Xc 50000.5=2000Xc+31500. Donde Xc: (500005-315007)/2000= Xc=0.1475, por lo que Xb=0. Pasando a FXa+S1Ya=G1Ya+W1Xa Tenemos: 50000.2+1501=3150Ya+2000* Donde Ya= (500002+150-200005)/ Ya=0.0476 por lo que Yb=0. c) Composición total de la corriente w1. Mientras que el balance por componente: FXc=G1Yc)+W1Xc 50000.5=2000Xc+31500. Donde Xc: (500005-3150*07)/2000= Xc=0.1475, por lo que Xb=0. (Forma parte de ejercicio b)
d) Caudal y composición total del destilado final. USANDO GLOBAL: Balance General: F+S1+S2=W1+W2+D 5000++150+S2=2000+1600+D Tenemos que D=1550+S Balance por componente: FXa+S1Ya+S2Ya=W1Xa+W2Xa+DXa sustituimos: 50000.2+S21=20000.5+160002+D0.01 , recordemos que D=1550+S Por lo que S2= 187.374 kg/h, por lo que D=1737.37 kg/h Tenemos que FXb=W1Xb+W2Xb+DXb (50000.3-20000.3525-1600*0.45)/1737. Tenemos que Xb= 0.04316 por lo que Xc= 0. e) Caudal de la inyección de vapor de la torre con reflujo. Para columna 2 Balance General: G1+S2+R=W2+G Sustituimos: 3150+187.37+R=1600+ Tenemos que R=1262.62 kg/h Balance por componente: Xc=0. f) Relación de reflujo R/D. R/D=1262.62kg/h/1737.37kg/h=0.
