Post on 22-Jan-2016
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1. Una corriente de 1000mol/h, disponible con la siguiente
composición (todos los porcentajes en mol).
20% propano (C3 )
30% isobutano (i-C4 )
20% isopentano (i-C5 )
30% pentano (C5 )
se va a separar por destilación en dos fracciones. Se desea que el
destilado contenga todo el propano que entre a la unidad, así como
el 80% del isopentano alimentado; su composición de isobutano
deberá ser de 40%. La corriente de fondo deberá contener todo el
pentano normal que se alimente a la unidad. Completar la sig. tabla:
Compuesto Alimentacion
(mol/hr)
Destilado
(mol/hr)
Fondo
(mol/hr)
Propano
Isobutano
Isopentano
Pentano
Total
GRADOS DE LIBERTAD (G.L.)
Son un indicador sencillo para identificar los casos en los que probablemente el
problema de balance de materia no producirá una solución. Se definen de la
siguiente forma:
G.L. =
número total de variables de corriente independientes
- numero total de ecuaciones de balance independientes
- numero total de variables de corriente independientes que se
especifiquen
- numero total de relaciones adicionales
Si los G.L. son una cantidad positiva, se dice que el problema está subespecificado,
y no es posible obtener todas las variables desconocidas.
Si los G. L. son una cantidad negativa, entonces el problema está sobreespecificado,
por lo que deberá descartarse información redundante (posiblemente
inconsistente), para obtener una solución única.
Sin los G.L. son cero, entonces el problema esta especificado correctamente, o sea
el numero de variables desconocidas corresponde exactamente al numero de
ecuaciones disponibles.
1. El flujo de alimentación a una unidad que consiste en dos columnas
contiene 30% de benceno (B), 55% tolueno (T) y 15% de xileno (X). Se
analiza el vapor de destilado de la primera columna y se encuentra que
contiene 94.4% de B, 4.54% de T y 1.06% de X. Los fondos de la primera
columna se alimentan a la segunda columna. En esta segunda columna, se
planea que el 92% del T original cargado a la unidad, se recupere en la
corriente de destilado, y que el T constituya el 94.6% de la corriente. Se
planea además que 92.6% del X cargado a la unidad se recupere en los
fondos de esta columna y que el X constituya el 77.6% de dicha
corriente. Determine :
a) dibujar el diagrama del proceso
b) realizar el análisis de grados de libertad
c) calcular las composiciones de todas las corrientes que salen de la
unidad
d) calcular la recuperación porcentual de benceno en la corriente de
destilado de la primera columna
BALANCE EN EQUIPOS MULTIPLES
2. Dos mil kilogramos por hora de toronjas, conteniendo 15% de sólidos, se alimentan a un equipo de extracción, obteniéndose por una parte un jugo con 12% de sólidos y por otra cáscaras con 17.55% de sólidos. Las cáscaras pasan a otro extractor donde se obtiene un líquido con 12 % de sólidos y una pulpa con 25% de sólidos. El líquido se evapora obteniéndose mezclas cítricas de solidos (72%) y agua. Mientras que la pulpa se seca para dar pulpa cítrica final conteniendo 10% de humedad. De acuerdo con esta información, calcular el flujo de todas las corrientes de salida en kg/h.
3. El jugo de naranja fresco contiene 12% en peso de solidos y el resto agua, y el jugo de naranja concentrado contiene 42% por peso de sólidos. Al principio se usaba un solo proceso de evaporación para concentrarlo, pero los constituyentes volátiles del jugo escapaban con el agua, y el concentrado perdia sabor. El proceso actual resuelve este problema derivando (bypass) una fracción del jugo fresco antes del evaporador. El jugo que entra al evaporador se concentra hasta 58% en peso de solidos y la corriente de producto del evaporador se mezcla con la corriente derivada de jugo fresco hasta que logre la concentración deseada. Estime la cantidad de producto obtenido por cada 100 kg de jugo fresco alimentados al proceso. Asi como todas las cantidades en todas las corrientes en kg.
4.En un proceso en el que se produce KNO3 se
alimentan 1000 kg/h de una disolución que
contiene 20% en peso de KNO3. Esta disolución
entra a un evaporador que elimina parte del
agua para producir una disolución al 50% de
KNO3. Esta última se introduce a un
cristalizador donde se obtienen cristales con
96% en peso de KNO3. Las aguas madres salen
con 37.5% de KNO3 y se recirculan al
evaporador. Calcular la cantidad de corriente
recirculada y la cantidad de cristales producidos.
5. Para la extracción de aceite de algodón usando hexano como
solvente, se alimentan semillas de algodón (cascarilla: 4%; fibra:
10%; harina: 37%; aceite: 49%) a un equipo de limpieza donde la
cascarilla y la fibra se separan del resto de la semilla. Las semillas
limpias entran en un extractor donde deben utilizarse dos libras
de solvente por cada libra de semillas. Del extractor salen dos
corrientes: una de harina libre de aceite conteniendo 0.5% de
solvente; y otra de solvente rico en aceite. Esta última corriente
se alimenta a un equipo donde el solvente y el aceite se separan
completamente, siendo el solvente retroalimentado al extractor.
Por otra parte, el extractor es continuamente alimentado con
una pequeña cantidad de solvente. Para cada tonelada de
semillas crudas que se procesan, determinar las cantidades de
aceite y harina libre de aceite que se producen, así como la
cantidad de solvente que deberá recircularse a través de la
unidad de extracción, en kilogramos.
6. Considérese una torre de absorción a la que se alimenta una
corriente que contiene 30% de CO2, 10% de H2S y un gas inerte. Esta
corriente se lava para remover el H2S y el CO2, utilizando un
solvente que absorbe selectivamente dichos compuestos. De la torre
salen dos corrientes: la de gas inerte con algo de CO2 (1%) y la de
solvente conteniendo el CO2 y el H2S extraídos. Esta última
corriente se alimenta a una unidad de destilación flash, en donde se
reduce la presión y se genera la separación de CO2, H2S y algo de
solvente como una corriente de vapor y una solución conteniendo
solvente CO2 y H2S. Esta solución se divide, regresando la mitad a la
torre de absorción y enviando el resto a un agotador. En el agotador
se reduce más la presión para dar una corriente de destilado que
contiene 30% de solvente y cantidades desconocidas de CO2 y H2S.
La corriente de fondos del agotador que es solvente puro, se
recircula a la torre de absorción después de mezclarla con algo de
solvente puro adicional, siendo esta mezcla el único solvente
alimentado a la torre. Supóngase que la solución de alimentación al
agotador contiene 5% de CO2 y que el vapor del destilador flash
contiene 20% de solvente. Supóngase además que el destilador flash
se opera de manera que 25% del CO2 y 15% del H2S en la corriente
de alimentación a la torre de absorción se eliminan en el domo de
este destilador. Calcular el flujo de todas las corrientes del sistema
para una alimentación de 1000 kg/h a la torre de absorción.
7. El tren de separación de cuatro unidades que se muestra en la figura ha sido diseñado para separar una alimentación de hidrocarburos que contiene 20% de CH4,(C1) 25 % de C2 H6, (C2) 40% de C3 H8 (C3) y el resto de C4 H10 (C4) (todos en % mol).Calcular los flujos de todas las corrientes, suponiendo que la recirculación a la unidad 1 es 50% de los fondos de la unidad II.
Considere una columna de destilación en la cual una
parte de la corriente de destilado se recircula a la torre
de destilación. Supóngase que la columna se utiliza para
separar una mezcla de tres componentes, que consiste
de 7% de acetona, 61.9% de ácido acético y 31.1% de
anhidro acético. Se diseña a la columna para que
produzca una corriente de fondos que no contenga
acetona, y un destilado que contenga 10% de acetona y
88% de ácido acético. Si se opera a la columna de
manera que se regrese como reflujo (recirculación) 60%
del vapor desprendido por la parte superior. Calcular
todos los flujos suponiendo que todas las
composiciones son porcentajes en mol y que se van a
producir 700mol/hr de destilado.