Solucion.- Tarea 2 Balance de Materia y Energía. Seccion 04 2014-2015
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Celda de Ósmosis Inversa BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA Tarea 2 (Octubre 31, 2014) 1.- La alimentación a un sistema fraccionador de dos columnas es de 30 000 lb m /h de una mezcla que contiene 50% de benceno (B), 30% de tolueno (T) y 20% de xileno (X). La alimentación se introduce en la columna I y resulta en un destilado con 95% de benceno, 3% de tolueno y 2% de xileno. Los fondos de la columna I se alimentan a la segunda columna, de la cual se obtiene un destilado con 3% de benceno, 95% de tolueno y 2% de xileno (véase la figura). Supóngase que 52% de la alimentación aparece como destilado en la primera columna y que 75% del benceno alimentado a la segunda columna aparece en el destilado de ésta. Calcular la composición y flujo de la corriente de fondos de la segunda columna. Problema 2. Se desea desalinizar agua de mar por ósmosis inversa empleando el esquema que se indica en la figura. Utilice los datos que se dan en la figura para determinar: a) La tasa de eliminación de salmuera de desecho (B) b) La velocidad de producción de agua desalinizada (D) c) La fracción de la salmuera que sale de la celda de ósmosis que se recicla. Reciclaje de Salmuera (R) 1000 lb/h Salmuera Agua de Mar (A) 4.0% de desecho (B) 3.1% de Sal de Sal 5.25% de Sal Agua desalinizada (D)
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Celda deÓsmosisInversa
BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA
Tarea 2 (Octubre 31, 2014)
1.- La alimentación a un sistema fraccionador de dos columnas es de 30 000 lbm/h deuna mezcla que contiene 50% de benceno (B), 30% de tolueno (T) y 20% de xileno (X).La alimentación se introduce en la columna I y resulta en un destilado con 95% debenceno, 3% de tolueno y 2% de xileno. Los fondos de la columna I se alimentan a lasegunda columna, de la cual se obtiene un destilado con 3% de benceno, 95% detolueno y 2% de xileno (véase la figura). Supóngase que 52% de la alimentaciónaparece como destilado en la primera columna y que 75% del benceno alimentado a lasegunda columna aparece en el destilado de ésta. Calcular la composición y flujo de lacorriente de fondos de la segunda columna.
Problema 2. Se desea desalinizar agua de mar por ósmosis inversa empleando elesquema que se indica en la figura. Utilice los datos que se dan en la figura paradeterminar:
a) La tasa de eliminación de salmuera de desecho (B)b) La velocidad de producción de agua desalinizada (D)c) La fracción de la salmuera que sale de la celda de ósmosis que se recicla.
Reciclaje de Salmuera (R)
1000 lb/h SalmueraAgua de Mar (A) 4.0% de desecho (B) 3.1% de Sal de Sal 5.25% de Sal
Agua desalinizada (D)
SOLUCIÓN: PROBLEMA 1
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Para la columna I Balance de masa global
321 FFF += (1) Balance de masa para benceno
3,32,21,1 BBB XFXFXF += (2) Balance de masa de tolueno
3,32,21,1 TTT XFXFXF += (3) De acuerdo a la formación dada
hlbhlbFF /15600)52.0)(/30000()52.0(12 === Resolviendo ecuación 1 para F3
hlbFFF /144001560030000213 =−=−= Ahora, resolviendo ecuación 2 para la composición de benceno en la corriente de fondos de la columna I
0125.014400
)95.0)(15600()5.0)(30000(
3
2,21,13, =
−=
−=
FXFXF
X BBB
Entonces,
5925.014400
)03.0)(15600()3.0)(30000(
3
2,21,13, =
−=
−=
FXFXF
X TTT
395.05925.00125.013, =−−=XX
Para la columna II se tienen las ecuaciones Balance de masa global
543 FFF += (4) Balance de masa de benceno
5,54,43,3 BBB XFXFXF += (5) Balance de masa de tolueno
5,54,43,3 TTT XFXFXF += (6) Según la relación conocida
hlbXFXF BB /135)0125.0)(14400)(75.0(75.0 3,34,4 === Entonces
hlbX
FB
/450003.0
135135
4,4 ===
De la ecuación 4
hlbFFF /9900450014400435 =−=+= De la ecuación 5
0045.09900
135)0125.0)(14400(
5
4,43,35, =
−=
−=
FXFXF
X BBB
Del balance de masa para tolueno
43.09900
)95.0)(4500()5925.0)(14400(
5
4,43,35, =
−=
−=
FXFXF
X TTT
Entonces
5655.043.00045.015, =−−=XX
PROBLEMA 2 5 2 6 4 3 El balance de masa de sal en el sistema
4,1, 41 SALSAL XFXF = ⇒ hlbF /462.5900525.0
)031.0)(1000(4 ==
El balance de masa global del sistema
431 FFF += ⇒ hlbF /5238.409462.59010003 =−= El balance de masa de sal en el mezclador
2,5,1, 251 SALSALSAL XFXFXF =+ El balance de masa global en el mezclador
251 FFF =+ Entonces
2,5,1, )51(51 SALSALSAL XFFXFXF +=+
hlbXX
XXFF
SALSAL
SALSAL /2.99)04.00525.0(
)031.004.0)(1000()(
)(15
2,5,
1,2, =−−
=−
−=
El balance de masa global en el divisor
hlbFFF /6762.6892.994762.590654 =+==+ Entonces, la fracción de salmuera que se recicle es
1438.06762.6892.99
65
==FF
