UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFacultad de ingeniera Qumica y Textil Laboratorio de Transferencia de Masa II

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA QUMICA Y TEXTILREA ACADMICA DE INGENIERA QUMICA

CURSO : TRANSFERENCIA DE MASA IIPI - 147 - A

TEMA :

DISEO DE UNA COLUMNA DE DESTILACIN MULTICOMPONENTE

INTEGRANTES:TORRES ALTAMIRANO, JUAN ANTONIO. 20071254J BARZOLA SALVADOR , LUIS BERNARDO. 20084116J

DE LA CRUZ ARANDA , YULIZA . 20072640K

PROFESOR:ING. CELSO MONTALVO

FECHA :09/09/2011 2011-II

LABORATORIO N 0 01

DISEO DE UNA COLUMNA DE DESTILACIN MULTICOMPONENTE

PROBLEMA Se va a fraccionar o destilar a presin atmosfrica una mezcla de multicomponentes que incluye los siguientes compuestos

ComponenteFraccin Molar

cido Acetico0.1

cido Propanoico0.3

cido Butanoico0.4

cido Metanoico0.4

Se desea que en el destilado no haya mas del 2 % del componente cido Butanoico y no mas del 1 % componente cido Propanoico en el fondo .La mezcla se alimenta en el punto de burbuja .

CALCULAR 1. Determinar las composiciones de cada componente en el destilado y fondo2. Calcular el punto de burbuja en el fondo y punto de Roco en el destilado 3. Determinar la relacin de reflujo mnimo 4. Calcular el nmero de platos mnimos y el nmero de platos reales para trabajar con un R= 2Rmin5. Calcular o estimar el plato de alimentacin 6. Suponiendo que se trabaja con un flujo de 1000 Kmol/h alimentacin, calcular cual es el calor necesario para el reervidor y cul es el calor que se debe retirar en el condensador del tope.

Observacin: Desarrollar el trabajo en Excel siguiendo el mtodo usado en clase (K como funcin de la Presin de Vapor), y presentar una comparacin de la misma aplicacin usando Hysys (usando UNIQUAC). La comparacin consistir en la presentacin del Diagrama de Flujo donde se muestren en forma tabular las temperaturas, presin, flujos molares y composiciones para cada corriente y el resultado general de los datos solicitados.

SOLUCIN Para las operaciones involucradas en el diseo operacional se va a usar el mtodo de Fenske-Underwood-Gilliland (FUG) Este mtodo aunque slo es aproximado, se utiliza mucho en la prctica con fines tales como el diseo preliminar, estudios paramtricos para establecer las condiciones ptimas de diseo, as como para estudios de secuencias ptimas de separacin en la sntesis de procesos. Un esquema del algoritmo a seguir se muestra en la Fig.

1. Determinar las composiciones de cada componente en el destilado y fondo De los datos dados y del balance de masa se obtiene el siguiente cuadro

ESQUEMA

F =1000Kmol/h

cido Acetico =100 Kmol/h

cido Propanoico = 300 Kmol/h

cido Butanoico = 400 Kmol/h

cido Metanoico = 200 Kmol/h

DESTILADO

cido Acetico = 297 Kmol/h

cido Propanoico = 8 Kmol/h

cido Metanoico=100Kmol/h

FONDO

cido Acetico = 3 Kmol/h

cido Propanoico = 392 Kmol/h

cido Butanoico = 200 Kmol/h

Los claves ligeros y pesados para esta operacin son :

Hallamos las fracciones molares para el destilado y residuo:

2. Calcular el punto de burbuja en el fondo y punto de Roco en el destiladoA. TEMPERATURA DE BURBUJA EN EL RESIDUO (datos del Excel )

B. TEMPERATURA DE ROCIO EN EL DESTILADO (datos del Excel )

Finalmente de los datos calculados en el Excel obtenemos la siguiente tabla:PUNTOTEMPERATURA (K)

ROCIO411.0

BURBUJA404.5

3. Determinar la relacin de reflujo mnimo Para hallar el reflujo mnimo usamos la Ecuacin de Underwood y con la temperatura promedio Temperatura promedio =(Tb+Tr)/2 =407.75 K

Aplicamos el procedimiento iterativo para hallar el valor de y adems como se alimenta en el punto de burbuja , sabemos que q=1, luego la ecuacin se transforma en

Con la hoja de clculos del Excel obtenemos la siguiente tabla mediante un proceso iterativo

La iteracin produce un =1.332773Luego hallamos el reflujo mnimo el cual es Rmin =1.25309

4. Calcular el nmero de platos mnimos y el nmero de platos reales para trabajar con un R= 2Rmin Para calcular el mnimo numero de platos utilizamos Ecuacin de Fenske

Con los datos obtenidos hallamos la volatilidad promedio del clave ligero Componente clave K des (D)Frac molar (D)K res(B)Frac molar (B)

Acido propanoico LK0.9008331570.7333333330.7288392630.005042017

Acido n-butanoico HK0.4273641790.0197530860.3373362340.658823529

Entonces

Luego el nmero de platos mnimos es :

Para calcular el nmero de platos reales utilizamos Ecuacin de Guilliland

Pero por dato R=2Rmin

En la ecuacin de Guilliland

Finalmente obtenemos el valor de N= 12.899

5. Calcular o estimar el plato de alimentacin Para calcular el plato de alimentacin usamos la ecuacin de Kirkbride

Dnde: NR=Nmero de platos en seccin de rectificacin (arriba). NS=Nmero de platos en Stripping (abajo). NR + NS = NDe los datos hallados tenemos Componente clave X Frac molar (D)Z Frac molar (B)

cido propanoico LK0.7333333330.005042017

cido n-butanoico HK0.0197530860.658823529

Flujo de Destilado Kmol D405

Flujo de Residuo Kmol B595

Adems N= NR + NS = 31.14 NS = 12.899 NS =0.4142 NR =11.59

Finalmente el plato de alimentacin es : nmero 13

6.Suponiendo que se trabaja con un flujo de 1000 Kmol/h alimentacin, calcular cual es el calor necesario para el reervidor y cul es el calor que se debe retirar en el condensador del tope.

Usando HYSYS obtenemos los siguientes resultados

BIBLIOGRAFIA 1. Treybal, Robert; Operaciones de Transferencia de Masa; Mc Graw Hill; 2 Edc. (Espaol), 1 981. 2. Seader, J. D.; Henley, Ernest J.; Separation Process Principles; John Wiley & Sons, Inc.; 1 998. 3. Hines, Anthony L.; Maddox, Robert N.; Transferencia de masa: Fundamentos y Aplicaciones; Prentice Hall Hispanoamericana S.A.; 1 984. http://www.slideshare.net/eflores/pasos-para-una-buena-monografa

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