guia operaciones unitarias 4

Aux. José Luis Huanca P.

UMSA-FACULTAD DE INGENIERIA OPERACIONES UNITARIAS PET-245

Guía Página 150

CAPITULO 13

“RECTIFICACION”

13.1 INTRODUCCIÓN.- La operación de rectificación consiste en hacer circular en contracorriente el vapor de una mezcla con el condensado procedente del mismo vapor, en un aparato denominado columna de rectificación. Las partes esenciales de una columna de rectificación son: la columna propiamente dicha, que es donde se verifica el contacto intimo entre el liquido y el vapor; el calderin, situado en la base de la columna en donde se hace hervir la mezcla a separar; y el condensador de reflujo situado en la cúspide de la columna, que se encarga de suministrar el Líquido descendente para su contacto con el vapor Para lograr el íntimo contacto entre las fases líquidas y vapor al objeto de establecer el intercambio de materia entre ambas fases, interesa que la superficie y el tiempo de contacto sean suficientes. En la práctica este contacto se logia con dos dispositivos diferentes: el de los platos de borboteo que retienen-el líquido a través del cual se ve obligado a pasar el vapor, y el de los cuerpos de relleno, que llenan el interior de la columna verificándose-el contacto entre fases sobre la superficie de estos cuerpos de relleno.



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PROBLEMAS RESUELTOS P-13.1 En una columna de rectificación en marcha continua, se destila una mezcla líquida Cloroformo-Benceno de composición 55% MOLAR EN CHCL3, se desea obtener un producto destilado de composición 94% molar y un residuo con 8% molar si la alimentación entra en forma de vapor saturado, determine:

a) Los flujos de destilado y residuo b) El reflujo mínimo c) El nro. de bandejas, para una relación de reflujo de 30% superior a la mínima. d) La posición de la bandeja de alimentación e) El nro. mínimo de bandejas teóricas. Utilice el método Mcabe-Thiele.

DATOS:

P=760mmHg CHCL3 A C6H6 B

55.0Fx

94.0Dx

08.0Rx

molesF 100

SOLUCION:

a) Los Flujos de Destilado y Residuo.

RDF (1)

RxDxFx RDF (2)

(1) En (2):

DxRxDxFx RRDF

08.094.0

10008.010055.0

D

molesD 65.54 en (1) molesR 35.45

COMPUESTO A B C Teb°C Ec. (1)

A 6.9371 1171.2 227 61.74

B 6.90565 1211.033 220.79 80.09

DXD

RXR

F

FX

eq

Rq

)1.....(log

CAPv

BT

)2.....(10 CT

BA

Pv

)3.....(BA

BT

PvPv

PvPx

)4.....(

T

A

P

Pvy



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b) El reflujo mínimo

Luego se realiza la tabla de equilibrio de fracciones x,y y se las grafica como se muestra a continuación.

Según la ecuación de la recta superior:

bxayxR

R

R

xy D

11

Donde:

rectaladependienteR

R

ordenadalaconcionerR

xD

1

secint1

T [ºC] PvA Ec. (2) PvB Ec. (2) XiA Ec. (3) YiA Ec. (4)

61,74 760,00 416,12 1,00 1,00

64,00 817,26 450,07 0,84 0,91

66,00 870,62 481,87 0,72 0,82

68,00 926,68 515,44 0,59 0,73

70,00 985,52 550,83 0,48 0,62

72,00 1047,23 588,12 0,37 0,52

74,00 1111,91 627,38 0,27 0,40

76,00 1179,65 668,67 0,18 0,28

78,00 1250,55 712,07 0,09 0,15

80,10 1328,49 760,00 0,00 0,00



Guía Página 153

Calculo del reflujo mínimo Del grafico:

257.01minR

xD

257.0

1

94.0

minR658.2min R

c) El numero de bandejas, para una relación de reflujo de 30% superior a la mínima.

Para un reflujo 30% mayor al Reflujo mínimo se tiene:

455.3658.2*3.1*3.1 min RR

Luego con este reflujo “R” se calcula la nueva recta superior de operación. Y se interceptan las tres rectas:

211.01455.3

94.0

1

R

xD

º79.37

1455.3

455.3

1

R

Rtg

Según el grafico: Se tiene 16 procesos de los cuales 15 son platos o bandejas y 1 es el calderin o rehervidor.

d) La posición del plato o bandeja de alimentación lo define la recta de alimentación y según el grafico es: el 9no. plato o bandeja.

º79.37



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e) El número mínimo de bandejas teóricas se la calcula de la siguiente manera

Según el grafico: el número de etapas o procesos es 9 y el número de platos o bandejas es 8 y 1 es el calderin o rehervidor. En este caso la bandeja de alimentación será: la 5ta. Bandeja.



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P-13. A 500 mmHg de presión se destila una mezcla liquida con 40% molar de Benceno y 60% molar de Tolueno para producir 96% molar de Benceno y 96% molar de Tolueno considerando un comportamiento ideal determinar a) El reflujo minimo si la alimentación se introduce a 70ºC b)El numero de etapas en cada caso, para un reflujo R=1.8Rminimo c) El número mínimo de bandejas. DATOS: P=500mmHg BENCENO A TOLUENO B

40.0Fx

96.0Dx

04.0Rx SOLUCION: a) El reflujo mínimo si la alimentación se introduce a 70ºC

T [ºC] PvA PvB XiA YiA

67,14 500,00 183,15 1,00 1,00

68,00 514,58 189,14 0,96 0,98

70,00 549,92 203,75 0,86 0,94

72,00 587,17 219,27 0,76 0,90

74,00 626,37 235,73 0,68 0,85

76,00 667,61 253,18 0,60 0,80

78,00 710,96 271,66 0,52 0,74

80,00 756,50 291,22 0,45 0,68

82,00 804,28 311,90 0,38 0,61

84,00 854,40 333,74 0,32 0,55

86,00 906,93 356,79 0,26 0,47

88,00 961,94 381,11 0,20 0,39

90,00 1019,52 406,74 0,15 0,31

92,00 1079,74 433,73 0,10 0,22

94,00 1142,68 462,13 0,06 0,13

96,52 1225,99 500,00 0,00 0,00

COMPUESTO A B C Teb(°C)

A 6.90565 1211.033 220.790 67.09

B 6.95464 1344.800 219.482 896.5

DXD

RXR

F

FX

eq

Rq



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70ºC

86.0x

94.0y De la ecuación:

174.186.040.0

40.094.0

xX

Xy

V

L

F

F

Calculo del Angulo de la recta de alimentación:

º57.49174.1 V

Ltg

Calculo del reflujo mínimo Del grafico:

218.01

96.0218.0

1 minmin RR

xD 404.3min R



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b) El numero de etapas en cada caso, para un reflujo R=1.8*Rminimo

Para un reflujo 1.8 mayor al mínimo se tiene:

127.6404.3*8.1*8.1 min RR

Luego con este reflujo “R” se calcula la nueva recta superior de operación. Y se interceptan las tres rectas: Luego con este reflujo “R” se calcula la nueva recta superior de operación. Y se interceptan las tres rectas:

135.01127.6

96.0

1

R

xD

º69.40

1127.6

127.6

1

R

Rtg

Según el grafico: Se tiene 16 procesos de los cuales 15 son platos o bandejas y 1 es el calderin o rehervidor.

º69.40



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c) El número mínimo de bandejas teóricas se la calcula de la siguiente manera

Según el grafico: el número de etapas o procesos es 11 y el número de platos o bandejas es 10 y 1 es el calderin o rehervidor. En este caso la bandeja de alimentación será: la 6ta. Bandeja.



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BIBLIOGRAFIA

PROBLEMAS DE INGENIERIA QUIMICA

Joaquin Ocon, Gabriel Tojo Barreiro

MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA

Randald V. Giles

MECANICA DE FLUIDOS APLICADA

Robert L. Mott

MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA (TERCERA EDICIÓN)

McGraw-Hill

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