formato examen para entregar

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES ZARAGOZA

INGENIERIA QUIMICA

DISEÑO DE EQUIPO DE SEPARACIÓN

SÉPTIMO SMESTRE

PRIMER EXAMEN PARCIAL

PRESENTA:

MATA HERNANDEZ MARIA GUADALUPE

PROFESOR:

DR. FAUSTO CALDERAS GARCÍA

15 DE SEPTIEMBRE DE 2013

Examen primer parcial Diseño de equipo de Separación.

Enunciado del problema:

1.Sistema binario no ideal.

El sistema éter isopropilico – alcohol isopropilico que presenta

azeotrópo. Las ecuaciones de Van Laar para corregir la idealidad

son las siguientes: A=0.42 y B=0.60 (atm).

Con la información calcular:

a) La gráfica γA y γB vs la fracción molar del líquido a 1 atm.

b) El diagrama P-XY a 1 atm a 70°C

c) El diagrama T-XY a 70°C

d) Indique si es azeotrópo de máximo o mínimo punto de

ebullición y composición azeotropica a 1 atm.

e) El diagrama XY a partir de los datos del diagrama T-XY.

f) Calcule una operación de Flash a 1 atm en el diagrama XY

para un flujo de alimentación de 100 Kgmol/hr a una

composición de z=0.5 y una q=0.25

g) Para el Flash del inciso anterior ¿a qué temperatura

saldrían cantidades iguales de líquido y vapor?. Además

indique las composiciones de salida a estas condiciones.

h) ¿Cuáles serían las Temperaturas limite de operación del

Flash del inciso f?

i) Calcule la presión de burbuja y de rocío para una mezcla

equimolar a 70°C.

j) Recalcule todos los incisos anteriores suponiendo mezcla

ideal y calcule el error en cada inciso.

Enunciado problema 2

Para las especificaciones de la mezcla multicomponente en un

tanque flash calcule:

a) Valor de q gráficamente

b)

c) Composiciones y flujos de salida del flash

d) Temperatura de rocío de la mezcla a 200 kPa

e) Temperatura de burbuja de la mezcla a 200 kPa

f) Presión de rocío a 50°C

g) Presión de burbuja a 50°C

h) ¿A qué temperatura (200 kPa) se tendría una q=0.35 y cuáles

serían las composiciones de salida del flash a estas

condiciones?

i) ¿A qué temperatura (200 kPa) se tendría un porcentaje de

recuperación del 80% de n-hexano en el líquido?

j) Recalcule todos los incisos anteriores suponiendo mezcla

ideal y calcule el error en cada inciso

V, yi

F = 1000 kmol/hr

zc3= 0.3

znC4 = 0.1 L, xi

znc5 = 0.15

znc6 = 0.45

T= 50°C

P=200kPa

Memoria de cálculo para el sistema Eter isopropilico-Alcohol

isopropilico. Considerandolo como un sistema ideal.

Constantes de Antoine para el alcohol y eter

isopropilico

Ecuaciones de Antoine para presión y temperatura.

constantes de Van Laar

ECUACIONES PARA CORREGIR LA IDEALIDAD

A 0,42

B 0,6

Para el éter isopropilico:

Utilizando las ecuaciones de antoine:

y

Se tiene que la presión de vapor y la temperatura de ebullición

del éter isopropilico son las siguientes:

P°eter= 803.73 mmHg y Teb= 341.4211°K

Utilizando las mismas ecuaciones con las constantes

correspondientes al alcohol isopropilico se calcularon las

Temperaturas de ebullición y la presión de vapor:

P°alcohol= 456.497 mmHg y Teb alcohol= 355.3912°K

Eter isopropilico

A 16,3417

B 2895,73

C -43,15

Alcohol isopropilico

A 18,6929

B 3640,2

C -53,54

El eter isopropilico es el más volátil ya que tiene menor

Temperatura de ebullición Teb=341.4211°K y una presión de vapor

de 803.7326 mmHg

por lo que los diagramas quedarán expresados en función de el y

se representara como el componente A; mientras que el alcohol

isopropilico cuyos valores de Teb=355.3912 °K y Pv=456.4972

mmHg, se representara como componente B.

Cálculo del diagrama P-XY para un sistema ideal

TABLA 1.Datos de diagrama PXY

Teb PvB[mmHg] PvA[mmHg] XA YA XB

341,421136 423,307084 760 1 1 -1,77636E-

15

342,119643 436,463438 777,435669 0,948864841 0,970633385 0,051135159

342,818149 449,962176 795,187253 0,898074459 0,939654423 0,101925541

343,516656 463,810333 813,258766 0,847591916 0,906988889 0,152408084

344,215163 478,01504 831,65425 0,797380358 0,8725589 0,202619642

344,913669 492,583532 850,377769 0,747402949 0,8362827 0,252597051

345,612176 507,523144 869,433411 0,697622805 0,798074441 0,302377195

346,310683 522,841315 888,825287 0,648002926 0,757843931 0,351997074

347,009189 538,545584 908,557533 0,598506121 0,715496375 0,401493879

347,707696 554,643595 928,634304 0,549094937 0,670932099 0,450905063

348,406203 571,143097 949,059783 0,499731581 0,624046245 0,500268419

349,104709 588,051941 969,838173 0,450377841 0,574728451 0,549622159

349,803216 605,378086 990,973698 0,400995004 0,522862503 0,599004996

350,501723 623,129593 1012,47061 0,351543766 0,468325962 0,648456234

351,200229 641,314632 1034,33317 0,301984144 0,41098976 0,698015856

351,898736 659,941479 1056,56569 0,252275376 0,350717771 0,747724624

352,597243 679,018516 1079,17246 0,202375823 0,287366336 0,797624177

353,295749 698,554234 1102,15783 0,15224286 0,220783764 0,84775714

353,994256 718,557231 1125,52616 0,101832759 0,150809782 0,898167241

354,692762 739,036216 1149,28181 0,051100571 0,077274943 0,948899429

355,391269 760,000003 1173,4292 -7,4843E-09 -1,15557E-

08

1,000000007

Diagrama PXY para un sistema ideal

400

450

500

550

600

650

700

750

800

850

900

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Pre

sió

n m

mH

g

Fracción mol del Líquido y vapor del Eter isopropilico Xa,Ya

Gráfica 1.-Diagrama P-XY para un sistema ideal Eter isopropilico-Alcohol isopropilico a Tcte=70 C

Líquido subenfriado

Vapor sobre calentado

PvA Eter Isopropilico

PvB Alcohol Isopropilico

Pburbuja= 630mmHg

Procio= 580mmHg

340

341

342

343

344

345

346

347

348

349

350

351

352

353

354

355

356

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Tem

pe

ratu

ra °

K

X,Y Fracción mol de líquido y vapor del Eter isopropilico

Diagrama 2.- T-XY a P=cte de 1 atm. Para el sistema eter isopropilico-alcohol isopropilico

Teb A = 341.73 K

Eter isopropilico

Líquido sobrecalentado

Vapor sobrecalentado

TEMPERATURA DE ROCÍO =350 °K

TEMPERATURA DE BURBUJA=348.5 °K

T Flash =348.9°K cuyas composiciones son Xf=0.47 y Yf=0.59

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Frac

ció

n m

ol d

el v

apo

r Y

A

Fracción mol del líquido XA

Diagrama 4. XY para un sistema Eter isopropilico-alcohol

isopropilico

Línea de referencia.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Frac

ció

n m

ol d

el v

apo

r Y

A


Y=0.59

X=0.47

Diagrama 3.F XY para un sistema Eter isopropilico-alcohol

isopropilico

F)Calcule una operación flash a 1atm F=100Kgmol/hr, z=0.5 y

q=0.25

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Frac

ció

n m

ol d

el v

apo

r Y

A


Diagrama 3. XY para un sistema Eter isopropilico-alcohol

isopropilico

70.375

Composición de Líquido y vapor X=0.44 y Y=0.56

De acuerdo a las composiciones leídas de la gráfica 3.F

TABLA 2. Composiciones flash ideal

LEIDOS DE LA GRAFICA 3.F

Con ayuda de la gráfica 2.Diagrama T-XY una vez ubicadas las

composiciones de liquido y vapor se obtiene una temperatura de 349 °K

equivalente a 76°C

g)¿A qué temperaturas saldrían las cantidades iguales de líquido

y vapor? A demás indique composiciones de líquido y vapor.

Del Diagrama 3. Se lee que x=0.44 y y=0.56

componente Fracción x Fracción y

Éter isopropílico 0.47 0.59

Alcohol isopropílico 0.53 0.41

TABLA 3. Composiciones del Flash con cantidades iguales de liquido y

vapor

h)¿Cuáles serían las Temperaturas límite de operación para el

flash del inciso f?

T rocío =76.85 °C

T burbuja = 74.85° C

i) Calcule la presión de burbuja y rocío para la mezcla

equimolar a 70°C

Procío= 580 mmHg=84 Kpa

Pburbuja=630 mmHg=77.34Kpa leidos de la grafica 1




MEMORIA DE CALCULO PARA EL SISTEMA REAL

a) La gráfica γA y γB vs la fracción molar del líquido a 1 atm.

Constantes de Antoine Para el éter isopropilico.

Constantes de Antoine para el Alcohol

isopropilico.

Calculo de XA,XB y YA

TABLA 4. Valores de fracción mol de vapor y liquido A y B.

XA YA (ideal) XB YB (ideal)

1 1 0 0

0,977639287 1 0,022360713 0

0,955877928 1 0,044122072 0

0,934698527 1 0,065301473 0

0,914083152 1 0,085916848 0

0,894014494 1 0,105985506 0

0,874475842 1 0,125524158 0

0,855451059 1 0,144548941 0

0,836924558 1 0,163075442 0

0,818881286 1 0,181118714 0

0,8013067 1 0,1986933 0

0,784186752 1 0,215813248 0

0,767507864 1 0,232492136 0

0,751256917 1 0,248743083 0

0,73542123 1 0,26457877 0

0,719988545 1 0,280011455 0

0,704947013 1 0,295052987 0

0,690285175 1 0,309714825 0

0,675991951 1 0,324008049 0

0,662056625 1 0,337943375 0

0 0 1 1

A 16,3417

B 2895,73

C -43,15

A 18,6929

B 3640,2

C -53,54

Calculo de las desviaciones de la idealidad. Gama A y Gama B.

TABLA 5. Valores de gama A y B para calculo de desviación de la

idealidad.

ϕA ϕB

1 3,981071706

1,00096865 3,652850416

1,00370778 3,373354759

1,00799596 3,133598846

1,01364469 2,926529333

1,02049229 2,746566257

1,02839916 2,589254353

1,03724394 2,451005571

1,04692055 2,32890687

1,0573357 2,220575285

1,06840691 2,124047584

1,08006091 2,037695515

1,09223232 1,960160139

1,10486254 1,890300552

1,11789885 1,827153538

1,13129363 1,769901594

1,14500377 1,717847413

1,15899009 1,670393394

1,17321688 1,627025087

1,18765156 1,587297736

2,63026799 1

Tabla.6 presiones de vapor de A y B a diferentes temperaturas.

TEMPERATURA (°C) Pvapor de A

(Eter)

P vapor de B

(Alcohol)

68,2711 101,3248808 6,3063E-100

68,967545 103,6425207 4,4101E-95

69,66399 106,0020291 1,17654E-90

70,360435 108,4039368 1,34971E-86

71,05688 110,8487776 7,36311E-83

71,753325 113,3370887 2,0802E-79

72,44977 115,8694101 3,27299E-76

73,146215 118,4462851 3,0526E-73

73,84266 121,0682601 1,78096E-70

74,539105 123,7358843 6,81033E-68

75,23555 126,4497102 1,77779E-65

75,931995 129,2102931 3,28293E-63

76,62844 132,0181913 4,42502E-61

77,324885 134,8739662 4,47561E-59

78,02133 137,7781819 3,4811E-57

78,717775 140,7314056 2,12801E-55

79,41422 143,7342072 1,04249E-53

80,110665 146,7871594 4,16457E-52

80,80711 149,890838 1,37803E-50

81,503555 153,0458214 3,83047E-49

82,2 156,2526906 9,0587E-48

70 107,1555381 1,18066E-88

76 129,4823793 5,37072E-63

77 133,5357807 5,37504E-60

P no ideal

(kpa)

Ya no

ideal

101,3248808 1

101,4231483 1

101,7006903 1

102,1351908 1

102,7075486 1

103,4013818 1

104,2025444 1

105,0987422 1

106,0792249 1

107,1345396 1

108,2563297 1

109,4371715 1

110,6704398 1

111,9501968 1

113,2711005 1

114,6283272 1

116,0175072 1

117,4346706 1

118,8762006 1

120,3387944 1

9,0587E-48 0

Grafica de desviación de la idealidad.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

γA,γ

B

XA Fracción mol de líquido del Eter isopropilico.

Grafica 1.1 γA,γB vs XA

43,88851887 42,69387321 8,2959E+171

44,88851887 44,3679362 7,1139E+190

b)Calculo de datos para el diagrama P-XY Tabla B.1

Tabla 7. Valores para el diagrama PXY.

ϕA ϕB Xb P no ideal

2,63026799 1 1 60,9639461

2,45856998 1,00174586 0,95 71,189331

2,29915744 1,00722076 0,9 79,9004821

2,15139989 1,0168411 0,85 87,2722109

2,01469844 1,03111995 0,8 93,4661319

1,88848679 1,05069225 0,75 98,631214

1,77223255 1,07634789 0,7 102,90425

1,66543875 1,10907558 0,65 106,410201

1,56764577 1,15012171 0,6 109,262345

1,47843374 1,20106998 0,55 111,562144

1,39742568 1,26395061 0,5 113,398659

1,32429146 1,34139186 0,45 114,847284

1,25875298 1,43683304 0,4 115,967416

1,200591 1,55482824 0,35 116,798447

1,14965416 1,70148605 0,3 117,353059

1,10587101 1,88511648 0,25 117,606187

1,06926628 2,11719945 0,2 117,47681

1,03998305 2,41386229 0,15 116,797737

1,01831327 2,7981796 0,1 115,264923

1,00474046 3,30383268 0,05 112,351063

1 3,98107171 0 107,155538

Xa Pideal (kpa)

0 60,9639461

0,05 63,2735257

0,1 65,5831053

0,15 67,8926849

0,2 70,2022645

0,25 72,5118441

0,3 74,8214237

0,35 77,1310033

0,4 79,4405829

0,45 81,7501625

0,5 84,0597421

0,55 86,3693217

0,6 88,6789013

0,65 90,9884809

0,7 93,2980605

0,75 95,6076401

0,8 97,9172197

0,85 100,226799

0,9 102,536379

0,95 104,845958

1 107,155538

T = 70°C Pva (kpa) Pvb (kpa)

107,155538 60,9639461

Ya no

ideal

Y ideal

0 0

0,18503432 0,08467644

0,30834289 0,16338894

0,39623337 0,23674613

0,46195577 0,30527659

0,5129254 0,3694415

0,55363466 0,42964514

0,58698644 0,48624336

0,61496731 0,53955061

0,63901661 0,58984583

0,66024547 0,63737727

0,67957933 0,68236666

0,69786337 0,72501262

0,71595545 0,7654936

0,73482761 0,80397037

0,75570133 0,84058819

0,78025819 0,8754786

0,81100845 0,90876101

0,85200348 0,94054408

0,9103637 0,9709269

1 1

b)Diagrama P-XY

58

68

78

88

98

108

118

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

P (

kpa)

Fraccion mol x,y de Eter isopropilico

Liquido saturado

Vapor saturado

Liquido saturado (ideal)

Vapor saturado (ideal)

Diagrama 2.1 P-xy Eter Isopropilico-Alcohol isopropilico a Tcte=70°C

c)Diagrama T-XY

TABLA 8.Valores para el diagrama TXY

T (°C) Pva x y ϒa= ϒb=

82.25 1173.733527 0 0 2.630267992 1

78.8188 1058.790594 0.05 0.17125729 2.458569975 1.00174586

76.0901 973.9068115 0.1 0.29462699 2.299157436 1.00722076

73.90502 909.8642102 0.15 0.38634508 2.151399892 1.0168411

72.15 860.8757687 0.2 0.45642239 2.014698438 1.03111995

70.739 823.0240316 0.25 0.51127303 1.888486792 1.05069225

69.6045 793.5565024 0.3 0.55514474 1.772232555 1.07634789

68.691 770.4427177 0.35 0.5909129 1.665438754 1.10907558

67.9619 752.3808967 0.4 0.62077196 1.567645766 1.15012171

67.38 738.2083198 0.45 0.646219 1.478433737 1.20106998

66.9145 727.0241771 0.5 0.66839622 1.39742568 1.26395061

66.548 718.3137434 0.55 0.68840949 1.324291458 1.34139186

66.261 711.550856 0.6 0.70710534 1.25875298 1.43683304

66.042 706.4244718 0.65 0.72537166 1.200591005 1.55482824

65.886 702.7907532 0.7 0.7441795 1.149654164 1.70148605

65.798 700.7475336 0.75 0.76473985 1.105871013 1.88511648

65.7899 700.5597023 0.76 0.7691957 1.097973084 1.92721931

65.785199 700.450709 0.77 0.77379456 1.090362632 1.97135631

65.78438 700.4317218 0.78 0.77855902 1.083040568 2.01764588

65.7955 700.6895567 0.8 0.78865655 1.069266283 2.11719945

65.918 703.5349163 0.85 0.81830885 1.039983048 2.41386229

66.243 711.1283966 0.9 0.85754781 1.018313271 2.7981796

66.924 727.2510704 0.95 0.91337322 1.004740457 3.30383268

68 760 1 1 1 3.98107171

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

83

84

85

86

87

88

89

90

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

TEM

PER

ATU

RA

(°C

)

x-y Fracción mol de líquido y vapor del Eter isopropilico

Grafica 3.1 Diagrama TXY para un sistema real e ideal eter isopropilico-Alcohol isopropilico

Treal rocio= 71°C

Treal Burbuja= 66.9°C

Tideal rocio= 77°C

T ideal burbuja= 75.4°C

Composición azeotropica x=y=0,77 a 65.8°C

T de flash =67.5 °C

Xf=0.45 Yf=0.65

d)Indique si el azeotropo es de punto de ebullición minima o

máxima.

Es un azeotropo de punto de ebullición minima Con Un punto

de ebullición de 65.8 °C cuya composición de líquido y vapor

es de 0.77.

e)El diagrama XY a partir de los datos del diagrama TXY.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Frac

ció

n m

ola

r d

e lí

qu

ido

XA

Fracción molar del vapor YA

Composición azeotrópica

Diagrama 4.1 XY Para el sistema real eterisopropilico-alcohol

X=0.615

Y=0.385

Valores para el diagrama 3.1 Curva de equilibrio se muestran en

la tabla 9.

x y

0 0

0.05 0.17125729

0.1 0.29462699

0.15 0.38634508

0.2 0.45642239

0.25 0.51127303

0.3 0.55514474

0.35 0.5909129

0.4 0.62077196

0.45 0.646219

0.5 0.66839622

0.55 0.68840949

0.6 0.70710534

0.65 0.72537166

0.7 0.7441795

0.75 0.76473985

0.76 0.7691957

0.77 0.77379456

0.78 0.77855902

0.8 0.78865655

0.85 0.81830885

0.9 0.85754781

0.95 0.91337322

1 1

F) Calcule una operación flash a 1 atm en el diagrama xy para

un flujo de alimentación de 100 Kgmol/hr a una composición

z=0.5 y q=0.25

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Frac

ció

n m

ola

r d

el v

apo

r Y

A

Fracción molar del Líquido XA

Grafico 4.2 Diagrama XY para operación flash

X=0.45

X=0.45

Por medio de una lectura a la grafica 4.2 se obtienen las

composiciones de líquido y vapor siguientes:

TABLA 10.Composiciones del flash




Una vez que se tienen las composiciones de la grafica 3.1

Diagrama TXY de donde se obtiene que:

La Temperatura de Flash a estas condiciones será 67.5 °C.

Las composiciones de Líquido y vapor a estas condiciones es la

siguiente

g)Para el flash del inciso anterior ¿A qué temperatura saldrían

cantidades iguales de líquido y vapor? Además indique las composiciones

de salida a estas condiciones.

A estas condiciones de tendría que q=0.5 y z=0.5

Con la ayuda de la grafica 4.1 Diagrama XY se tiene que:

La composición para el líquido es de 0.615 y para el vapor de 0.385

Composiciones de liquido y vapor para ambos componentes.

Tabla 11. Composiciones para valores de liquido y vapor iguales



Alcohol isopropílico

0.385 0.615

h)¿Cuáles serían las temperaturas limite de operación para el flash

del inciso f).?

De la grafica 3.1 se tiene que las temperaturas limite son:

Trocio= 71 °C

Tburbuja= 66.9 °C

i)Cuáles serían las presiones de burbuja y rocio para la mezcla

equimolar a 70°C?

De gráfica No.2.1.1

Pburbuja=113 kPa

Procio=98 KPa

Presión de rocio= 98 kPa Presión de burbuja= 113 KPa

Presión de rocio ideal=78 kPa Presión de burbuja= 84 KPa

58

68

78

88

98

108

118

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

P (

kpa)

Fraccion mol x,y de Eter isopropilico

Liquido saturado

Vapor saturado

Liquido saturado (ideal)

Vapor saturado (ideal)

Diagrama 2.1.1 P-xy Eter Isopropilico-Alcohol isopropilico a Tcte=70°C

Presión de burbuja ideal = 84 kPa

Presión de Rocío ideal =78 kPa

Presión de Rocio real = 98 kPa

Presión de burbuja real = 113 kPa

EJERCICIO No. 2 EJERCICIO

Condiciones de

operación

P=200kPa y

T=50°C

COMPONENTE ZI A B C Pv ki

Propano 0,3 15,726 1872,46 -25,16 12611,5245 8,407683027

nButano 0,1 15,6782 2154,9 -34,42 3695,33286 2,463555241

nPentano 0,15 15,8333 2477,07 -39,94 1196,18516 0,797456775

n Hexano 0,45 15,8366 2697,55 -48,78 405,371334 0,270247556

ZIKI

2,52230491

0,24635552

0,11961852

0,1216114

3,00989035

P=1500mmHg

q f(q) Propano n-Butano n-Pentano n-Hexano

0,1 1,01904445 1,27662303 0,12767027 -0,03100956 -0,3542393

0,125 0,88506851 1,15386845 0,12372139 -0,03117066 -0,36135067

0,15 0,77257274 1,05265013 0,12000945 -0,03133344 -0,3687534

0,175 0,67630766 0,96775762 0,11651377 -0,03149793 -0,3764658

0,2 0,59257994 0,89553582 0,11321596 -0,03166416 -0,38450768

0,225 0,51871187 0,83334496 0,1100997 -0,03183215 -0,39290065

0,25 0,45271123 0,77923095 0,10715039 -0,03200193 -0,40166818

0,275 0,39306178 0,73171628 0,10435497 -0,03217353 -0,41083595

0,3 0,33858588 0,68966314 0,10170171 -0,03234698 -0,42043198

0,325 0,28835172 0,65218103 0,09918001 -0,03252232 -0,43048701

0,35 0,24160912 0,61856311 0,09678034 -0,03269956 -0,44103477

0,375 0,19774399 0,58824109 0,09449405 -0,03287875 -0,4521124

0,4 0,15624546 0,56075293 0,09231329 -0,03305991 -0,46376084

0,425 0,11668153 0,53571909 0,09023091 -0,03324308 -0,4760254

0,45 0,07868077 0,51282492 0,08824041 -0,03342829 -0,48895626

0,475 0,04191833 0,49180733 0,08633583 -0,03361557 -0,50260926

0,5 0,00610483 0,47244468 0,08451173 -0,03380497 -0,51704662

0,525 -0,0290224 0,45454891 0,08276312 -0,03399651 -0,53233792

0,55 -0,06370667 0,43795942 0,0810854 -0,03419023 -0,54856125

0,575 -0,09817813 0,4225382 0,07947434 -0,03438618 -0,5658045

0,6 -0,13265922 0,40816605 0,07792606 -0,03458438 -0,58416696

0,625 -0,16736974 0,39473945 0,07643696 -0,03478489 -0,60376126

0,65 -0,20253164 0,38216805 0,07500369 -0,03498773 -0,62471565

0,675 -0,23837394 0,37037267 0,07362319 -0,03519295 -0,64717685

0,7 -0,27513784 0,3592836 0,07229259 -0,03540059 -0,67131343

0,725 -0,31308234 0,34883925 0,07100923 -0,03561069 -0,69732012

0,75 -0,35249071 0,33898497 0,06977064 -0,03582331 -0,72542301

0,775 -0,39367801 0,32967215 0,06857452 -0,03603848 -0,75588619

0,8 -0,43700024 0,32085734 0,06741871 -0,03625625 -0,78902004

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

-1E-15

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

f(q

)

q

q solucioón =0.5

Grafico A Rachford Rice para q solución grafica

a) Valor de q graficamente q solución

=0.51 0,51

b)Valor analitico de q q f(q) prop f(q) n-buta f(q) n-pent f(q) n-hex

0,51 0,4651199 0,0838034 -0,03388147 -0,52305656

0,50430359 0,46926431 0,08420538 -0,03383793 -0,51961607

0,50429249 0,46927246 0,08420617 -0,03383785 -0,51960941

0,50427028 0,46928876 0,08420774 -0,03383768 -0,51959609

q f´(q) prop f´(q) n-buta f´(q) n-pent f´(q) n-hex

0,51 0,72112174 0,0702301 0,00765303 0,6079737

0,50430359 0,73402997 0,07090546 0,00763337 0,60000192

0,50429249 0,73405547 0,07090678 0,00763333 0,59998653

0,50427028 0,73410647 0,07090944 0,00763326 0,59995576

q f (qn) f' (q) (q n+1) % E

0,51 -0,00801473 1,406978564 0,50430359 -0,0112956

0,50430359 1,57E-05 1,412570714 0,50429249 -2,20E-05

0,50429249 3,14E-05 1,412582115 0,50427028 -4,40E-05

0,50427028 6,27E-05 1,412604923 0,50422586 -8,81E-05


Tabla 12.-Composiciones y flujos de salida del flash a 90°C

d) Temperatura de Rocío a 200 Kpa

COMPONENTE ZI A B C

Propano 0,3 15,726 1872,46 -25,16

nButano 0,1 15,6782 2154,9 -34,42

nPentano 0,15 15,8333 2477,07 -39,94

n Hexano 0,45 15,8366 2697,55 -48,78

sumatoria 1

componente Xi Yi

Propano 0,063351625 0,532640386

n-Butano 0,057536492 0,141744326

N-pentano 0,167063262 0,13322573

N-hexano 0,712016832 0,192420809

sumatoria 0,999968211 1,00003125

T=333.15°K P=200 kPa =1500 mmHg

Propano Pv ki ki*zi

nButano 15465,80947 10,31053964 3,093161893

nPentano 5893,140135 3,92876009 0,392876009

n Hexano 2417,777016 1,611851344 0,241777702

15,85115108 3,727815604

Ki 60 ziki ki´ kizi´ ki´´ kizi KI

12,4828468 3,74485405 12,715415 3,8146245 2,94766258 0,88429877 3,03317117

3,99520254 0,39952025 4,086258107 0,40862581 0,67695547 0,06769555 0,701368

1,41990947 0,21298642 1,458557419 0,21878361 0,16950395 0,02542559 0,17688257

0,52706688 0,23718009 0,543675347 0,24465391 0,04435501 0,01995975 0,04662922

343,15 4,59454082 344,15 4,68668783 280,55 0,99737967 281,55

KIZI ziki ki´ KI KIZI KI´´ KIZI´´

0,90995135 0,93609295 3,120309833 2,95477705 0,88643312 3,04008879 0,91202664

0,0701368 0,07264082 0,726408173 0,67898053 0,06789805 0,70334991 0,07033499

0,02653239 0,02767556 0,184503736 0,17011405 0,02551711 0,17748385 0,02662258

0,02098315 0,02204765 0,048994767 0,04454244 0,0200441 0,04681525 0,02106686

1,02760368 1,05845697 282,54822 280,634 0,99989237 281,63 1,03005107

T ZiKi E T` ZiKi` E` T nueva

343,15 4,59454082 0,662242114 344,15 4,68668783 0,67086603 280,549929

280,549929 4,68668783 0,670866027 281,549929 0,99737967 -0,0011394 281,548227

281,548227 1,02760368 0,011825653 282,548227 1,05845697 0,02467321 280,634004

280,634004 0,99989237 -4,6744E-05 281,634004 1,03005107 0,01285876 280,637613

TBURBUJA 280,6340036 °K

7,484003597 °C

Calculo de la Temperatura de rocío

Ki Zi/ki ki´ Ki/zi´ ki´´ Ki/zi KI

10,3105396 0,02909644 10,5154163 0,02852954 13,0035872 0,02307056 10,5154163

3,16275127 0,03161804 3,23979187 0,03086618 4,19957053 0,02381196 3,23979187

1,07462391 0,13958372 1,10592855 0,13563263 1,50687645 0,09954366 1,10592855

0,38186914 1,17841414 0,39477629 1,13988609 0,56453136 0,79712135 0,39477629

333,15 1,37871234 334,15 1,33491444 345,3725 0,94354753 346,2047

ZI/ki Zi/ki ki´ KI ZI/ki KI´´ Zi/ki

0,02852954 0,02274196 13,1914764 13,1493308 0,02281485 13,3900231 0,02240474

0,03086618 0,02339873 4,27373621 4,25708061 0,02349028 4,35235018 0,02297609

0,13563263 0,09748904 1,53863455 1,53149355 0,09794361 1,57240956 0,09539499

1,13988609 0,77815197 0,57829321 0,57519509 0,78234326 0,59297504 0,75888523

1,33491444 0,9217817 346,16 345,984 0,92659199 346,9842 0,89966106

KI ZI/ki KI´´ ZI/ki´´ 12,5453612 0,02391322 12,7786946 0,02347658 4,01964345 0,02487783 4,11109448 0,02432442 1,43026729 0,1048755 1,46912711 0,10210144 0,53151153 0,84664202 0,54822896 0,82082494 343,42 1,00030857 344,42 0,97072738

T Zi/Ki E T` Zi/Ki` E` T nueva

333,15 1,378712 0,13947366 334,15 1,33491444 0,12545343 343,372595

344,372595 1,334914 0,12545343 345,372595 0,94354753 -0,0252362 345,204719

345,204719 1,33491444 0,12545343 346,204719 0,9217817 -0,0353719 345,984282

345,984282 0,92659199 -0,0331114 346,984282 0,89966106 -0,0459218 343,4259

343,4259 1,00030857 0,00013399 344,4259 0,97072738 -0,0129027 343,436149

Temperatura de rocio es de 343,4369 °K o 70.28°C

Calculo de las presiones de rocio y de burbuja

Ki zi/ki ki´ zi/ki´ ki´´ zi/ki KI

11,210244 0,02676124 11,2002882 0,02678502 15,3328744 0,0195658 15,3295218

3,28474032 0,03044381 3,28182314 0,03047087 4,49272207 0,02225822 4,49173973

1,0632757 0,14107348 1,06233141 0,14119888 1,45430133 0,10314231 1,45398334

0,36033007 1,24885496 0,36001007 1,24996505 0,49284349 0,91306877 0,49273573

1125mmHg 1,44713348 1126mmHg 1,44841982 822,51mmHg 1,05803511 822,69mmHg

zi/ki zi/ki´ ki´ KI zi/ki KI´´ zi/ki´

0,01957008 0,01959387 15,3109112 16,1971392 0,01852179 16,1763637 0,01854558

0,02226309 0,02229015 4,48628657 4,74596236 0,02107054 4,73987488 0,0210976

0,10316487 0,10329027 1,45221814 1,53627561 0,09763873 1,53430508 0,09776413

0,91326846 0,91437856 0,49213753 0,52062349 0,86434824 0,5199557 0,86545834

1,0582665 1,05955284 823,695233 778,626669 1,00157931 779,626669 1,00286565

La presión de rocío para el sistema es de 777.40067 mmHg osea 103.65 KPa´

Calculo de la presión de burbuja a 50°C

Ki ziki ki´ ziki´ ki´´ ziki KI

3,36307321 1,00892196 3,36217663 1,00865299 2,73833189 0,82149957 2,73838954

0,9854221 0,09854221 0,98515939 0,09851594 0,80236515 0,08023652 0,80238204

0,31898271 0,04784741 0,31889767 0,04783465 0,25972688 0,03895903 0,25973235

0,10809902 0,04864456 0,1080702 0,04863159 0,08801801 0,0396081 0,08801986

3750 1,20395614 3751 1,20363517 4605,55003 0,98030322 4605,45309

ziki ziki´ ki´ KI ziki KI´´ ziki´

0,82151686 0,82133852 2,73779507 2,79280172 0,83784052 2,7921834 0,83765502

0,0802382 0,08022079 0,80220786 0,81832549 0,08183255 0,81814431 0,08181443

0,03895985 0,0389514 0,25967597 0,26489327 0,03973399 0,26483462 0,03972519

0,03960894 0,03960034 0,08800075 0,08976883 0,04039597 0,08974895 0,04038703

0,98032385 0,98011104 4606,45309 4515,725 0,99980303 4516,725 0,99958167

P ZiKi E P´ ZiKi` E` Pnueva

3750 1,20395614 0,08061067 3751 1,20363517 0,08049487 4604,55003

4604,55003 1,20363517 0,08049487 4605,55003 0,98030322 -0,0086395 4605,45309

4605,45309 0,98032385 -0,0086304 4606,45309 0,98011104 -0,0087247 4515,725

4515,725 0,99980303 -8,555E-05 4516,725 0,99958167 -0,0001817 4514,83571

PRESION DE BURBUJA =601.78 kPa

P ZiKi E P´ ZiKi` E` Pnueva

1125 1,44713348 0,16050859 1126 1,44841982 0,16089446 821,515348

821,515348 1,44841982 0,16089446 822,515348 1,05803511 0,02450008 822,695233

822,695233 1,0582665 0,02459505 823,695233 1,05955284 0,02512262 778,626669

778,626669 1,00157931 0,00068534 779,626669 1,00286565 0,00124276 777,40067


serían las composiciones de salida del flash a estas condiciones?

T K Sx Sy Є T´ S´x S´y Є´ Tnueva K

383.15 0.5113597 1.90747484 -1.31646 385.15 0.49931 1.9298 -1.351 319.846

319.519 0.93951029 1.11233804 -0.1688 321.519 0.92629783 1.13687546 -0.204 310.2638

310.2638 1 1 0 312.2638 1 1

0

Se obtiene una temperatura de flash de :

T flash.= 312.2638 K

Y las composiciones de salida se calcularon con las siguientes ecuaciones y

son las siguientes:

Salen en condiciones de saturación.

XI Yi

.08955 .6908

0.08173 0.1339

0.18166 0.09119

0.6374 0.197

Σ=0.9880 Σ=1.022

Sx Sy

0.0321414 0.79745163

0.0258043 0.23779201

0.07527741 0.28877053

0.36609325 0.60582682

0.49931639 1.92984099

Sx Sy

0.03302133 0.79581754

0.02656994 0.23637012

0.07741352 0.28480347

0.37435492 0.59048372

0.5113597 1.90747484

Sx Sy

0.08843606 0.69290445

0.0694052 0.15681891

0.16635043 0.11963491

0.61316468 0.14697989

0.93735637 1.11633816

i) 80% recuperación n hexano

L=800

F=1000KGMOL/HR

LA TEMPERATURA A LA QUE SE LLEGA A LA RECUPERACIÓN DE 80% DE N-

HEXANO ES DE 366.1465 °K

Sx Sy

0.08541423 0.69851643

0.06740956 0.16052511

0.16339494 0.12512368

0.60791015 0.15673829

0.92412888 1.14090351

Sx Sy

0.10423893 0.66355628

0.07918976 0.13864759

0.17952627 0.09516551

0.63483214 0.10674032

0.99778708 1.0041097

Sx Sy

0.08590002 0.69761425

0.06773313 0.15992418

0.16388069 0.12422158

0.60878398 0.15511546

0.92629783 1.13687546

Pvap KI Sx Sy error

361.6276859 0.241085124 0.530524603 0.12790159 1.422605196

1647.074973 1.098049982 0.441345222 0.484619113 -0.09353586

1647.074973 1.098049982 0.441345222 0.484619113 -0.09353586

T supuesta

320

364.173283

365.1465725

T´ Pvap´ Ki´ Sx sy error Tnueva

321 375.0846597 0.25005644 0.529404734 0.132381063 1.386068627 364.173283

364.173283 1496.165029 0.997443352 0.450230216 0.449079136 0.002559921 365.1465725

366.1465725 1535.801297 1.023867531 0.447862127 0.458551491 -0.023587154 366.485015

FLASH POR METODO NO IDEAL

-0,6

-0,5

-0,4

-0,3

-0,2

-0,1

-1E-15

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

f(q

)

q

GRAFICA B.Grafico de Rachford Rice para q solución

q Solución grafica =0,5125

q f(q) prop f(q) n-buta f(q) n-pent f(q) n-hex

0,5125 0,44171779 0,08151383 -0,03342618 -0,49122807

0,51137138 0,44245305 0,08158889 -0,03341778 -0,49062361

0,51137095 0,44245333 0,08158892 -0,03341778 -0,49062338

q f´(q) prop f´(q) n-buta f´(q) n-pent f´(q) n-hex

0,5125 0,65038202 0,06644504 0,00744873 0,53623337

0,51137138 0,65254899 0,06656747 0,00744499 0,53491451

0,51137095 0,65254983 0,06656751 0,00744499 0,534914

0,51137009

q f (qn) f' (q) (q n+1) % E

0,5125 -0,00142263 1,260509169 0,51137138 -0,00220704

0,51137138 5,44E-07 1,261475956 0,51137095 -8,43E-07

0,51137095 1,09E-06 1,261476329 0,51137009 -1,69E-06

0,51137009 2,18E-06 1,261477074 0,51136836 -3,37E-06

componente Xi Yi

Propano 0,073742315 0,516196204

n-Butano 0,058277839 0,139866813

N-pentano 0,167088848 0,133671078

N-hexano 0,700889887 0,210266966

sumatoria 0,999998889 1,000001062

T=65°C T =70°C

ki zi/ki KI ZI/ki

9 0,033333333 9,7 0,03092784

3,3 0,03030303 3,8 0,02631579

1,19 0,12605042 1,33 0,11278195

0,48 0,9375 0,54 0,83333333

suma 1,127186784 1,00335891

K nueva=0.54104

e)Temperatura de burbuja a 200 Kpa

COMPONENTE Zi Ki A 35° C KIZI KI a 20°C KIZI

propano 0,3 5,1 1,53 3,8 1,14

nbutano 0,1 1,6 0,16 1,1 0,11

npentano 0,15 0,5 0,075 0,3 0,045

nhexano 0,45 0,18 0,081 0,097 0,04365

KNUEVA KINUEVA

0,097 0,072

q analitica por el metodo de Newton es igual a 0,511379

LIQUIDO:L= F (q-1)L = (1000Kgmol/hr)(1-0.511379)= =488.621 Kgmol/hr.VAPOR:V= F*q =(1000Kgmol/hr)(0.0.511379)==511.379 Kgmol/hr.

h) h) ¿A qué temperatura (200 kPa) se tendría una q=0.35 y cuáles

serían las composiciones de salida del flash a estas condiciones?

La temperatura de flash que se obtiene es de 311.3534° K

KI a 14°C kizi Ki a 11°C kizi Ki a 10° C KI a 8° C KiZi

3,34 1,002 3,1 0,93 3 3 0,9

0,88 0,088 0,8 0,08 0,7 0,705 0,0705

0,25 0,0375 0,21 0,0315 0,19 0,18 0,027

0,072 0,0324 0,062 0,0279 0,057 0,055 0,02475

k nueva Knueva Knueva

0,062 0,056 0,055

Ki a 7° C kizi

2,95 0,885

0,7 0,07

0,175 0,02625

0,053 0,02385

f) Presión de rocío a 50°C

COMPONENTE Zi Ki 180 kpa zi/ki Ki **40 KPa kizi

propano 0,3 7,9 2,37 32 0,009375

nbutano 0,1 2,6 0,26 9 0,01111111

npentano 0,15 0,88 0,132 2,5 0,06

nhexano 0,45 0,32 0,125 0,92 0,48913043

sumatoria

KI a 105 kPa KIZI

13,1 0,0228134

4,6 0,02150538

1,5 0,1

0,5 0,865384

suma 1,009703

g) presion de burbuja

300 kpa 610 kpa

COMPONENTE Zi Ki kizi ki kizi

propano 0,3 4,6 1,38 2,8 0,84

nbutano 0,1 1,6 0,16 0,9 0,09

npentano 0,15 0,56 0,084 0,33 0,0495

nhexano 0,45 0,215 0,09675 0,125 0,05625

knueva 0,1249 0,129 1,03575

T K Sx Sy Є T´ S´x S´y Є´ T nueva

K

320 0.9421 1.1074 -0.1616 322 0.9262 1.137 -0.205 312.766

5

312.767 0.9799 1.03724

76

-0.05 314.76

65

0.955183 1.0832316 -0.12 311.353

4

Sx Sy Sx Sy Sx Sy Sx Sy Sx Sy

} 0.68138

801

0.103806

23

0.66435

986

0.09677

419

0.67741935 0.11049724 0.6519

337

0.107

04728

0.6583

4077

0.0641

0256

0.16666

667

0.070422

54

0.15492

958

0.06872

852

0.1580756 0.07604563 0.1444

8669

0.071

30125

0.1532

9768

0.1600

8538

0.13127

001

0.166297

12

0.11973

392

0.16189

962

0.1279007 0.1744186 0.1046

5116

0.163

75546

0.1244

5415

0.5905

5118

0.18897

638

0.601604

28

0.16844

92

0.59880

24

0.17365269 0.61898212 0.1361

7607

0.613

07902

0.1471

3896

Σ=0.90

937635

Σ=1.168

30107

Σ=0.9421

3016

Σ=1.107

47256

Σ=0.926

20473

Σ=1.13704835 Σ=0.97994359 Σ=1.03

724762

Σ=0.9

55183

Σ=1.08

323156

XI Yi

0.1134 0.6464

0.07604 0.1369

0.1765 0.1006

0.625 0.1313

SUMA0.990

9

1.015

LAS COMPOSICIONES SE

OBTIENEN A CONDICIONES DE

LIQUIDO SATURADO.



T supuesta

Ki Sx Sy error T´ Ki Sx´ Sy´

363.15 0.9 0.4591836 0.413265306 0.105360516 364.15 0.94 0.455465587 0.428137652

L= 800

error Tnueva

0.061875404 365.582441

i)

HOJA DE RESPUESTAS PROBLEMA 1 Y 2:

Sistema real

a) Grafica 1.1 γA,γB vs XA

b) Grafica 2.1 Diagrama PXY. sistema binario éter isopropiloco-

añcohol isopropilico.

c) Gráfica 3.1 Diagrama TXY sistema binario éter isopropiloco-

añcohol isopropilico.

d) Se trata de un azeotropo de ebullición minima con composición

de 0.77 y Punto de ebullición de 65.8 ° C =338.95° K

e) Grafica 4.1 Diagrama XY

f) Composición

La Temperatura de Flash a estas condiciones será 67.5 °C.

Las composiciones de Líquido y vapor a estas condiciones es la

siguiente

g) Las composiciones serán:






Alcohol isopropílico

0.385 0.615

h) De la grafica 3.1 se tiene que las temperaturas limite son:

Trocio= 71 °C

Tburbuja= 66.9 °C

i) Pburbuja= 113 kPa y Procio=98kPa

SISTEMA IDEAL

a) SISTEMA IDEAL

b) Grafica 2 Diagrama PXY sistema binario éter isopropiloco-

añcohol isopropilico

c) Gráfica 3. Diagrama TXY sistema binario éter isopropiloco-

añcohol isopropilico

d) Sistema ideal

e) Grafica 4.Diagrama XY Fracción mol de liquido y vapor del

éter isopropilico.

f) Composiciones

Tabla F.1

Tde flash=75.75°C

g) Composiciones

Componente Fracción x Fracción y



TABLA G.1

h) T rocío =76.85 °C

T burbuja = 74.85° C

i)Presiones

Procío= 580 mmHg=84 Kpa

Pburbuja=630 mmHg=77.34Kpa




HOJA DE RESPUESTAS PROBLEMA 2

a) Valor de q gráficamente

Qideal=0.504 qno ideal=0.51

b) Valor de “q” analítico con Є<0.001


Composiciones x IDEAL= 500 NO IDEAL =504.27

Composiciones y

IDEAL=1 NO IDEAL=0.9937 IDEAL= 500 NO IDEAL =504.27 IDEAL=1 NO

IDEAL=1.023

d) Temperatura de Burbuja de la mezcla a 200 kPa

TBideal=7.28=280.43° K TB no ideal=7°C=280.15°K

e) Temperatura de Rocío de la mezcla a 200 kPa

Trocio no ideal=70°C=343.15 °K Tburbuja= 70.28°C=343.43 °K

f) Presión de Burbuja a 50°C

Pb no ideal= Pb ideal=

g) Presión de Rocío a 50°C

Pr no ideal= Pr ideal=


Serían las composiciones de salida del flash a estas

condiciones?

Composiciones x IDEAL= NO IDEAL=0.

Composiciones y NO IDEAL= IDEAL= 1



BIBLIOGRAFÍA

D.B.DADYBURJOR, CHEM, ENG,PROGR, 74(4), 85-86(1978)

SMITH, J.M. 2010 TERMODINÁMICA EN INGENIERÍA QUÍMICA 5° ED. MC GRAW-

HILL: MÉXICO. P

*SEADER,HENLEY,ROPER,SEPRATION PROCESS PRINCIPLES CHEMICAL AND

BIOCHEMICAL OPERATIONS TERCERA EDICIÓN EDITORIAL WILEY MEXICO,2008

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