7/24/2019 Ejercicios Destilacin y SX

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Destilacin y Extraccin Lquido-LquidoOperaciones Unitarias III

Tema 1: Destilacin

1- Una mezcla benceno-tolueno de composicin 35% en peso se trata en una columna de

rectificacin en marcha continua, para obtener un destilado de composicin 92% enfraccin molar, y un producto de colas de composicin 7% en fraccin molar. Si laalimentacin entra en forma lquida a la temperatura de ebullicin y la relacin de reflujoes 30% superior a la mnima, calcule

a) la composicin del lquido en el segundo plato tericob) el nmero de platos tericos necesarios.

Datos de equilibrio en fraccin molar

t C x y t C x y80,6 0 0 73,4 0,55 0,7102

80 0,05 0,063 72,9 0,6 0,755879,5 0,1 0,13 72 0,65 0,796679,1 0,15 0,2006 71 0,7 0,8343

78,3 0,2 0,2722 69,8 0,75 0,8707

77,9 0,25 0,3427 68,8 0,8 0,904777,1 0,3 0,4146 66,2 0,85 0,9329

76,8 0,35 0,4848 64,1 0,9 0,9572

75,9 0,4 0,5488 63 0,95 0,9794

75,3 0,45 0,6052 61,4 1 1

74,7 0,5 0,6586

2- Se ha de proyectar una columna de rectificacin en marcha continua para separar 2000kg/h de una mezcla metanol-agua, de composicin 30% en peso de metanol, en unproducto de cabeza de composicin 95% en peso de metanol, y un producto de colas decomposicin 4% en peso en metanol. La alimentacin entra en un plato intermedio de lacolumna como mezcla de lquido y vapor en la proporcin de 3 es a 1. Determine:

a) la relacin de reflujo mnimab) el nmero de platos necesarios para efectuar la separacin si tienen una eficienciamedia del 69% y se emplea una razn de reflujo de un 42% superior a la mnima.

Equilibrio en fraccin peso

t C x y t C x y100 0 0 77,4 0,55 0,804

95,2 0,05 0,271 76,3 0,6 0,82192,7 0,1 0,418 75,1 0,65 0,839

90,3 0,15 0,532 73,7 0,7 0,857

87,8 0,2 0,612 72,6 0,75 0,874

85,2 0,25 0,666 71,2 0,8 0,89683,1 0,3 0,706 69,8 0,85 0,918

81,8 0,35 0,733 68,5 0,9 0,942

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80,3 0,4 0,755 66,5 0,95 0,96879,3 0,45 0,772 64,7 1 1

78,4 0,5 0,787

3- En una columna de agotamiento entran 1000 kg/h de una mezcla benceno-tolueno enestado lquido a la temperatura de ebullicin, de composicin 0,12 fraccin molar. Se ha

de obtener en el residuo tolueno con un 99% de composicin molar, trabajando lacolumna en condiciones tales que por cada 3 moles que entran como alimentacin seretiran 2 moles como destilado.

a) Determine la composicin del destilado.b) Determine los platos necesarios si la eficiencia es del 70%

Equilibrio en fraccin molar

x y x y0 0 0,5 0,714

0,02 0,0455 0,54 0,747

0,06 0,132 0,58 0,77650,1 0,209 0,62 0,8054

0,14 0,28 0,66 0,8305

0,18 0,344 0,7 0,85450,22 0,404 0,74 0,8785

0,26 0,4585 0,78 0,9005

0,3 0,5075 0,82 0,9215

0,34 0,5555 0,86 0,9405

0,42 0,64 0,94 0,97650,46 0,679 1 1

Tema 2: Extraccin lquido-lquido

4- 1000 kg de una mezcla cido actico-agua, de composicin 20% en peso de cidoactico se extraen en corriente directa por etapas a 20C con ter isoproplico, empleando1000 kg de ter por etapa, hasta que la concentracin del refinado sea de un 5% en cidoactico. Calcule:

a) Nmero de etapasb) Cantidad total de ter isoproplico empleadoc) Cantidad total de extracto y composicin global

Composiciones en equilibrio para este sistema a 20C, % en peso

Capa acuosa Capa orgnicac. actico Agua ter c. actico Agua ter

0,69 98,1 1,2 0,18 0,5 99,3

1,41 97,1 1,5 0,37 0,7 98,9

2,89 95,5 1,6 0,79 0,8 98,4

6,42 91,7 1,9 1,93 1,0 97,113,20 84,4 2,3 4,82 1,9 93,3

25,50 71,1 3,4 11,40 3,9 84,7

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36,70 58,9 4,4 21,60 6,9 71,544,30 45,1 10,4 31,10 10,8 58,1

46,60 37,1 16,5 36,20 15,1 48,7

5- 100 kg de una disolucin de A y C, de composicin 30% en peso de C, se somete a un

proceso de extraccin en corriente directa, empleando como disolvente el solvente B. Laoperacin se realiza en tres etapas utilizando 50 kg de B en cada etapa. Calclese

a) la cantidad y composicin del extracto y refinado en cada una de las etapasb) la composicin mxima de C que puede alcanzarse con este mtodo de extraccin.

Datos de equilibrio

Refinado ExtractoA B C A B C

95,0 5,0 0,0 10,0 90,0 0,0

92,5 5,0 2,5 10,1 82,0 7,9

89,9 5,1 5,0 10,8 74,4 15,087,3 5,2 7,5 11,5 67,5 21,084,6 5,4 10,0 12,7 61,1 26,2

81,9 5,6 12,5 14,2 55,8 33,0

79,1 5,9 15,0 15,9 50,3 33,876,3 6,2 17,5 17,8 45,7 36,5

73,4 6,6 20,0 19,6 41,4 39,067,5 7,5 25,0 24,6 32,9 42,5

61,1 8,9 28,0 28,0 27,5 44,5

54,4 10,6 33,0 33,3 21,7 45,0

46,6 13,4 40,5 40,5 16,5 43,0

43,4 15,0 43,4 43,4 15,0 41,6

6- Para separar la piridina contenida en 500 kg de una disolucin acuosa deconcentracin 30% en peso de piridina, se extrae con clorobenceno a 25C en un sistemade extraccin de tres etapas en corriente directa, empleando 150 kg de clorobenceno encada etapa. Determine la composicin global del extracto y el porcentaje de piridinaextrada.

Capa de C6H5Cl ExtractoC6H5Cl Piridina Agua C6H5Cl Piridina Agua99,95 0,0 0,05 0,08 0,0 99,92

88,3 11,1 0,60 0,10 5,0 94,9080,0 19,0 1,00 0,20 11,0 88,80

74,4 24,1 1,60 0,50 18,9 80,60

69,3 28,6 2,10 1,00 25,5 73,50

66,8 31,5 2,70 2,10 36,1 61,8061,2 35,1 3,70 4,20 45,0 50,80

53,1 40,6 6,30 9,50 53,2 37,3037,8 49,0 13,20 37,80 49,0 13,20