Problema 6

La separación de una mezcla de tolueno, benceno y xileno; se lleva a cabo en 2 columnas de destilación.

La primera columna se alimenta con 100kmol/h de una mezcla de 40% benceno y el resto de tolueno y xileno. En la parte superior de la columna se obtiene 40 kmol destilado con una composición 95% de benceno y el resto de tolueno y xileno, los cuales están en una relación de 10 a 1. Los fondos de la primera destilación se alimentan a la segunda columna, de esta columna sale un destilado que contiene 5% de benceno y el resto de tolueno y xileno los cuales está en la relación de 10 a 1. Por el fondo de la segunda columna se obtiene xileno con 100% de pureza. Calcular las composiciones de las corrientes.

Solución:

Diagrama de flujo

Relación 1:

Relación 2:

I II

1. Análisis del grado de libertad

I II PROCESO GLOBALNVI 9 9 15 12NEB -3 -3 -6 -3NCE -2 -3 -5 -5NFE -2 0 -2 -2NR -1 -1 -2 -2GL 1 2 0 0

El proceso está bien especificado, por lo tanto tiene solución única.

2. Haciendo balance en el global

Balance total:

Balance de componentes

Benceno:

Tolueno:

3. Usando las relaciones

Relación 1:

Además:

Reemplazando en (3);

Relación 2:

Entonces,

Reemplazando en (4);

En la corriente 4 tenemos:

Reemplazando el flujo de la corriente 4 en la ecuación (1)

En la corriente 5;

4. Balance en la columna II

Balance total

Balance componentes

Benceno:

Donde

Tolueno:

Donde;

Xileno:

Donde;

5. Balance en la columna I

Balance componentes

Tolueno:

Además;