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1. 1000Kg./h de una mezcla de benceno (B) y tolueno (T) conteniendo 50% de benceno es

separada en dos fracciones mediante una destilación. El flujo masa de benceno en la

cabeza de destilación es de 450Kg/h y el de tolueno en la cola es de 475Kg/h. La operación

es en estado estacionario. Calcular los flujos masa de benceno y tolueno en la cola y la

cabeza de destilación respectivamente.

R: wbenceno = 50 Kg/h; wtolueno = 25 Kg/h

2. Un evaporador, que opera en régimen estacionario, se alimenta con 50.000 Kg/día de

una disolución acuosa que contiene 8% de NaOH y 10% de NaCl. Del evaporador salen tres

corrientes: V = vapor de agua puro, S = solución concentrada cuya composición es 50% de

NaOH, 2% de NaCl y 48% de H2O y C = una suspensión que contiene 95% de cristales de

NaCl y 5% de una solución concentrada de composición igual a la de la de corriente S.

Todos los porcentajes están expresados en % en peso.

Calcúlense los flujos, en kg/d, de las corrientes V, C y S.

R: V = 37.160 Kg/d ; C = 5095 Kg/d ; S = 7745 Kg/d

3. Una mezcla líquida que contiene 45.0 % masa de benceno y 55.0 % masa tolueno es

alimentada a una columna de destilación. De la cabeza de destilación se sabe que el 95.0

% mol es de benceno, y del flujo que sale por la parte inferior (cola de destilación) se sabe

que contiene el 8.0% de benceno que se alimenta a la columna. El flujo volumétrico de

alimentación a la columna es de 2000 l/h y su densidad es de 0.872Kg/l. Determinar el

flujo masa de la cabeza y la cola de destilación, y la composición (fracción másica) de la

cola de destilación. (PM benceno: 78,11 g/mol, PM tolueno: 92.13 g/mol)

R: wentrada = 1774 Kg/h; wcabeza = 766 Kg/h; wcola = 978 Kg/h; xbenceno = 0,064; xtolueno = 0,936

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4. Una corriente líquida, F = 1.000 Kg/h, formada por una mezcla de benceno y tolueno,

con una composición de 60% en peso de benceno, entra como alimentación de una torre

de rectificación en la que se escinde en una corriente de cabeza del 95% en peso de

benceno y una corriente de cola del 2% en peso de benceno. Calcúlense los flujo másicos,

en kg/h, de las corrientes de cabeza y cola que salen de la columna.

R: wcabeza = 624 Kg/h; wcola = 376 Kg/h

5. Debajo se muestra un diagrama de flujo de dos procesos unitarios continuos en estado

estacionario. Cada corriente contiene dos componentes, A y B, en diferentes

proporciones. Hay tres corrientes (1, 2 y 3) que no se conocen su flujo y/o su composición.

Calcular dichos flujos y composiciones.

R: Corriente 1: 60 Kg/h ; 23,3% A; 76,7% B

Corriente 2: 90Kg/h; 25,6% A; 74,4% B

Corriente 3: 60 kg/h; 8,3% A; 91,7% B

6. En la figura se muestra un diagrama de flujo simplificado de la fabricación de azúcar. La

caña de azúcar se alimenta a un molino donde se extrae jarabe por trituración; bagazo

resultante contiene un 80% de pulpa. El jarabe (E) que contiene fragmentos finamente

divididos de pulpa se alimenta a una malla que separa toda la pulpa y produce un jarabe

transparente (H) que contiene 15% de azúcar y un 85% de agua en peso. El evaporador

produce un jarabe pesado y el cristalizador produce 800 Kg/h de cristales de azúcar.

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Determinar:

a. El agua eliminada en el evaporador.

b. El caudal de alimentación de caña de azúcar.

R: a. 3.333 Kg/h; b.19.660 Kg/h

7. En la figura se representa un diagrama de flujo para la recuperación de acetona

contenida en una corriente de aire procedente de un secadero.

Según puede verse, 100 Kmol/h de una mezcla gaseosa de acetona y aire se trata con una

corriente de agua A en una torre de absorción para dar lugar a una corriente gaseosa

residual C, que se vierte a la atmósfera, y una corriente líquida B consistente en una

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mezcla de acetona y agua. La corriente B entra como alimentación de una columna de

rectificación en la que se escinde en una corriente de cabeza D y otra de cola W. En la

corriente de cabeza D se recupera el 80% de la acetona que entra en el sistema

procedente del secadero. Todos los porcentajes están en % en moles.

Calcúlense los flujos, en Kg/h, de las corrientes A, B, C, D y W. (PM aire: 29,8 g/mol, PM

acetona: 58 g/mol, PM agua: 18 g/mol).

R: A = 360 Kg/h; B = 441 Kg/h; C = 2.942 Kg/h; D = 70 Kg/h; W = 371 Kg/h

8. En la figura se representa un diagrama de flujo simplificado para la obtención de NaCl y

KCl puros a partir de una disolución acuosa de ambas sales.

La alimentación fresca F consiste en 10.000 Kg/h de una disolución cuya composición, en

% en peso, es: NaCl = 10%, KCl = 3%, H2O = 87 %, mientras que la composición de la

corriente P es : NaCl = 17%, KCl = 22%, H2O =61%. La corriente de recirculación R es una

disolución de NaCl y KCl que contiene 18,9% en peso de NaCl.

Calcúlese el flujo, en Kg/h, de la corriente P, el contenido de KCl, en % en peso, de la

corriente R, y el flujo de la corriente de vapor de agua, V, en Kg/h. (Todas las

composiciones están en % en peso).

R: P=3.000 Kg/h; XKCl = 13,3% ; V=8.700 Kg/h

9. La reacción química: 224

3HCOOHCH +→+

es llevada a cabo en un reactor catalítico (llamado reformador), con un suministro de 100

Kmol/h de metano y operando con 80% de exceso de agua. Si la conversión deseada es del

80% calcule el flujo molar de agua a la entrada y los flujos molares de gases a la salida del

reformador.

R: wH2O entrada = 180 Kmol/h; wCH4 salida = 20 Kmol/h; wCO salida

= 80 Kmol/h; wH2 salida

= 240

Kmol/h

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10. Para la producción de oxietileno se ha diseñado el siguiente proceso:

La relación de alimentación es de 1 mol de etileno por cada 10 moles de aire.

La conversión en el reactor en un sólo paso es del 55%.

Calcular la mejora en la conversión total si el 65% de los gases que dejan la torre de

absorción se recirculan al reactor, como muestra el esquema.

R: 77,8%

11. El óxido de etileno (C2H4O), materia fundamental para la producción de glicoles, se

produce por oxidación parcial de etileno (C2H4) con exceso de aire sobre un catalizador de

plata. La reacción básica es:

OHCOHC42242

→+

Sin embargo, se produce una reacción colateral de oxidación del etileno a dióxido de

carbono y agua según la ecuación:

OHCOOHC22242

+→+

Suponer que con una alimentación conteniendo el 10% de etileno y una conversión de

etileno del 25%, las reacciones principal / colateral proceden en una relación 80%/ 20%.

Determinar si el problema está completamente especificado y calcular la composición de

la corriente de salida del reactor.

R: (Tomando como base 1 Kmol/h de alimentación) w2,C2H4 = 0,075 Kmol/h, w2,O2 = 0,165

Kmol/h, w2,N2 = 0,711 Kmol/h, w2,C2H4O

= 0,020 Kmol/h, w2,CO2

= w2,H2O

= 0,010 Kmol/h

12. Se dispone de una planta de hidrodealquilación de tolueno (C7H8) a benceno (C6H6)

como la indicada en la figura. Se quieren obtener 105,6kmol/h de benceno con una pureza

del 99,6% m. En el reactor tiene lugar la siguiente reacción:

466287CHHCHHC +→+

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con una conversión del 75%.

Determinar todos los flujos del proceso sabiendo que la corriente de alimentación del

hidrógeno tiene de composición un 95% de hidrógeno y un 5% de metano CH4.

Datos: relación hidrógeno / tolueno a la entrada del reactor igual a 5.

La corriente de purga tiene un 60% de hidrógeno.

Todos los porcentajes son molares.

R: w1, CH4=15.0 Kmol/h; w1, H2=285.6 Kmol/h; w5, CH4=120.2 Kmol/h; w5, H2=180.4 Kmol/h;

w6, CH4=277.3 Kmol/h; w6, H2=415.9 Kmol/h; w7, CH4=292.3 Kmol/h; w7, H2=701.5 Kmol/h;

w8, CH4= w10, CH4=397.5 Kmol/h; w8, H2= w10, H2=596.3 Kmol/h;w2,C7H8= w7,C7H8=140.3 Kmol/h;

w3,C7H8=0.4 Kmol/h; w4,C7H8=34.7 Kmol/h; w8, C7H8= w9, C7H8=35.1 Kmol/h; w3, C6H6=w8, C6H6=

w9, C6H6=105.2 Kmol/h