REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“FRANCISCO DE MIRANDA” COMPLEJO ACADÉMICO EL SABINOProfesor: Ing. Ramón Quintero

Unidad Curricular: Operaciones Unitarias II

EJERCICIO SISTEMAS BINARIOS

1.- A una columna de rectificación se alimenta 1250 Kmol/hr de una mezcla homogénea de Benceno y tolueno, la cual se desea separar utilizando un condensador total, tal como se muestra en el esquema. La columna opera de tal forma que el 45% del vapor de tope se retorna a la misma. Determine las etapas teóricas de la columna de rectificación.

Los datos de equilibrio para el sistema Benceno – Tolueno son los siguientes:

2.- Se desea destilar una mezcla líquida de benceno-tolueno en una torre fraccionadora a 101.3 kPa de presión. La alimentación de 100 kg mol/h es líquida y contiene 45 % mol de benceno y 55% mol de tolueno, y entra a 327.6 K (130 “F). También se desea obtener un destilado que contenga 95% mol de benceno y 5% mol de tolueno y un residuo que contenga 10% mol de benceno y 90% mol de tolueno. La capacidad calorífica promedio de la

alimentación es 159 kJ/kg mol * K (38 btu lb/mol * “F) y el calor latente promedio es 32099 kJ/kg mol (l3800 btu lb/mol)

La temperatura de ebullición de la alimentación TB= 366,7 K y TF= 327,6 K. Determine:a) El reflujo mínimo Rmin

b) Las etapas teóricas a Reflujo Totalc) Las etapas teóricas del fraccionamiento con una relación de reflujo de 4:1d) El plato de alimentación

3.- Se desea fraccionar cualitativamente una mezcla metanol – agua equimolar para generar un producto destilado de 98% de calidad y de fondo de 3% referido al componente más volátil. La alimentación entra a una tasa de 5000 Kg/hora y en su punto de rocío. Para un condensador parcial donde no se permite un incremento de temperatura mayor a 15º para el agua de enfriamiento y un Rehervidor que utiliza vapor de agua a 500 KPa, determine:a) Número mínimo de etapas de equilibrio.b) Relación mínima de reflujo.c) Número de platos reales para una relación de reflujo de 1,25 veces la mínima y una eficiencia global de 60%.d) Cantidad de agua de enfriamiento en el condensador.e) Cantidad de vapor requerido en el Rehervidor.

Además de elaborar el diagrama de equilibrio X,Y con la siguiente información

Datos de equilibrio para el sistema metanol – agua a una presión de 101,3 KPa son:T (ºC) 100 96,4 91,2 87,7 81,7 75,3 71,2 67,5 65 64,5

ά -- 7,58 6,84 6,46 5,5 4,04 3,14 2,69 2,45 --

Coeficiente de la ecuación de Antoine:A B C

Agua 16,262 3799,89 226,35Metanol 16,5938 3644,3 239,76

Determine la composición del vapor a través de la volatilidad del sistema binario

Y A=∝X A

1+ (∝−1 ) X A

Entalpías de las corrientes de la torre:Alimentación HF= 10086,532 Kcal/KmolDestilado HD= 9024,792 Kcal/KmolRecirculación hL= 1061,74 Kcal/KmolProducto de fondo hB= 1592,61 Kcal/KmolCalor latente del agua a 1,5 Atm= 538,86 Kcal/Kg

4.- Se desea separar una mezcla de hexano – heptano en una columna de platos, la eficiencia puntual se considera del 100%. Se obtienen 100 Kmol/hora como producto de tope que contiene 95% molar de hexano. El líquido que rebosa del plato 9 (a partir del Rehervidor) contiene 58,6% en moles de hexano y el que rebosa del plato 8 contiene 50% de hexano (ambos platos están en la zona de enriquecimiento). El condensador es total y el reflujo se introduce a la temperatura de ebullición.

Considere que la mezcla se comporta idealmente con ά=2,46 y el calor latente de la solución es de 6800 Kcal/Kmol. Calcule:

a) Caudal de reflujob) Composición del vapor que sale del plato 10c) Calor retirado en el condensador

Y= ∝ x1+(∝−1 ) x

0.0000.150

0.3000.450

0.6000.750

0.9000.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9001.000

Diagrama de Equilibrio Hexano - Heptano

Composición de vapor (Y)Series2

Com

posic

ión

del v

apor

(Y)

5.- Una columna de fraccionamiento que opera a 1 atm. se ha proyectado para separar una

mezcla de Benceno – Tolueno con una alimentación de 30.000 kg/h. La mezcla contiene 40%

en peso de benceno y se quiere obtener un producto destilado que contenga 97,0% en peso de

benceno y un producto de fondo que contenga 98% en peso de tolueno. La columna opera con

una relación de reflujo 3,5 kg/kg de destilado. La alimentación entra liquida a su punto de

ebullición y el reflujo se envía a la columna saturada. Determine:

a) Cantidad de calor que se retira en el condenador y la que se suministra en el rehervidor.

b) Cantidad de agua de enfriamiento, si esta entra al condensador a 26,7 ºC y sale a 49 ºC.

c) Cantidad de vapor necesario si en el rehervidor se utiliza vapor saturado a 10 Bar, teniendo

un calor latente de 2778,1 Kj/Kg