Se desea destilar caldo de cultivo que para efectos prácticos, se puede considerar que esta solamente constituido por etanol (C2H5OH) y agua.

El proceso consiste básicamente en dos torres que están conectadas en serie.

(ver figura)

El alcohol destilado a obtener por el tope de la segunda torre debe contener 94% en peso de etanol.

Se cuenta con la siguiente información:

- Flujo de alimentación torre 1: 100 Kg/h.

- Flujo de tope torre 1: 20 Kg/h.

- Porcentaje en peso de alcohol por fondo de torre 1: 2%.

- Flujo de fondo torre 2: 5 Kg/h.

- Porcentaje en peso de alcohol por fondo de la torre 2: 6%.

Calcular:

a) Composición de flujo de alimentación.

b) Composición de flujo de tope de la torre 1.

Solución:

Se tomará como base para los cálculos 1 hora de operación.

BALANCE DE MASA EN TORRE 1.

F1 : Corriente i en Kilos.

BALANCE GLOBAL:

F1 = F2 + F3 (1)

BALANCE PARA EL ETANOL:

F1 * x1 = F2 * x2 + F3 * x3 (2)

xi = Fracción en peso del alcohol en corriente i

BALANCE DE MASA EN TORRE 2:

BALANCE GLOBAL:

F2 = F4 + F5 (3)

BALANCE PARA ETANOL

F2 * x2 = F4 * x4 + F5 * x5 (4)

Reemplazando los datos del problema en (1), (2), (3) y (4), se obtiene:

100 = 20 + F3 (1)

100 * x1 = 20 * x2 + F3 * 0.02 (2)

20 = F4 + 5 (3)

20 * x2 = F4 * 0.94 + 5 * 0.06 (4)

obteniéndose finalmente:

x1 = 0.16

x2 = 0.72

F3 = 80 kg

F4 = 15 kg

a) Flujo de alimentación en torre 1.

16% de alcohol.

84% de agua.

b) Flujo de tope en torre

72% de alcohol.

18% de agua

4321a) Flujo de alimentación en torre 1.16% de alcohol.

84% de agua