Problema de destilación Flash resuelto paso a paso, de operaciones unitaria I de ingeniería química, del Geankoplis

1. @asesorguevara Kelvin G.S
+58 4129427420
Problemas resueltos
de Destilación Flash

2. Problema de Destilación
Flash
Ejercicio 5-4. del Ocon-Tojo
Una mezcla de Benceno-Tolueno de composición Xo= 0,55 en fracción
molar de Benceno, entra a 30 °C en el aparato de destilación indicado en
la figura, y ha de pasar al estado de vapor el 40% de la alimentación.
Determínese:
a. La composición del vapor separado y del líquido residual.
b. La temperatura a que se efectúa la vaporización.
c. La cantidad de calor necesario.
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F
V
L
Tf = 30 °C
Xf= 0,55 molar
Benceno
X= ?
Y= ?
T= ?
Q

3. @asesorguevara Kelvin G.S
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Problema de Destilación
Flash
Los datos de equilibrio para la mezcla benceno-tolueno a la presión de
1 atm, son:
X Y T (°C) X Y T (°C)
0,0000 0,0000 110,40 0,5000 0,7140 92,20
0,0200 0,0455 109,60 0,5400 0,7470 91,10
0,0600 0,1320 107,90 0,5800 0,7765 90,05
0,1000 0,2090 106,20 0,6200 0,8054 89,00
0,1400 0,2800 104,60 0,6600 0,8305 88,00
0,1800 0,3440 102,95 0,7000 0,8545 86,95
0,2200 0,4040 101,40 0,7400 0,8785 86,00
0,2600 0,4585 99,90 0,7800 0,9005 85,00
0,3000 0,5075 98,50 0,8200 0,9215 84,10
0,3400 0,5555 97,20 0,8600 0,9405 83,20
0,4200 0,6400 94,60 0,9400 0,9765 81,45
0,4600 0,6790 93,35 1,0000 1,0000 80,30
Calores específicos:
Benceno:
CL= 0,43 Kcal/Kg. °C
Tolueno:
CL= 0,46 Kcal/Kg. °C
Calores de vaporización:
Benceno:
ʎB= 90 Kcal/Kg
Tolueno:
ʎT= 92 Kcal/Kg
Datos adicionales:
Pesos moleculares:
Benceno:
PMB= 78,11
Tolueno:
PMT= 92,13

4. Problema (Resolución)
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Balance de masa global: F = L + V Asumir una base de
cálculo de 100 mol/h
V= 40 mol/h Porque se dice que se vaporizó
el 40% de la alimentación
L = F - V
L = (100 – 40) mol/h L = 60 mol/h
YA = F
V
.Xf _ L
V
.X Línea de Operación de Alimentación
YA =
100
40
.0,55 60
40
.X
_ YA = - 1,5.X + 1,375 L.O.A
Asumir X= 0,45
Se sabe por el enunciado que la alimentación es un equilibrio liquido-vapor
0 < q < 1
Y= 0,70 Se procede a graficar la LOA

5. Problema (Resolución)
@asesorguevara Kelvin G.S
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Diagrama de equilibrio X - Y
Segundo: sobre el diagrama de equilibrio
se traza una recta (LOA) que pase por el
punto pinch (0,55; 0,55) hasta los puntos
asumidos de la ecuación de la LOA, y que
intercepta a la vez con la curva de
equilibrio.
Primero: se grafica los datos de equilibrio en papel milimetrado y se
ubica la composición del más liviano (Xf) en la abscisa (eje x) trazando
una línea que choque con la diagonal.
Tercero: en el punto donde intercepta la
LOA con la curva de equilibrio x-y, se
ubican las composiciones del líquido
residual (fondo) y del vapor (tope).
Resultando en: X= 0,464; Y= 0,680, como
se muestra en el diagrama. Respuesta a)
Pinch
Intercepto de
la LOA con la
curva

6. Problema (Resolución)
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Xf = 0,55
X = 0,464
X= 0,68
Diagrama de equilibrio X - Y
(a)
(a)

7. Problema (Resolución)
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X Y T (°C)
0,4600 0,6790 93,35
0,4640 0,6800 93,31
0,5000 0,7140 92,20
Se interpola para encontrar la temperatura de vaporización:
Respuesta b)
T= 93,3 °C
Con los datos adicionales y en función de la temperatura de vaporización
(T= 93,3 °C) se calcula el calor necesario con las siguientes ecuaciones:
hL = XA.CLA.(T - To) + (1 - XA).CLB.(T - To) + ∆Hm
hL = (0,464).(0,43).78,1.(93,3-30) + (1-0,464).(0,46).92,13.(93,3-30)
hL = 2424,4 Kcal/Kgmol
Los valores de color verde son los pesos moleculares de cada componente para
convertir los CpL que están en función de peso a molar, el cual se agregaron a la
ecuación.

8. Problema (Resolución)
@asesorguevara Kelvin G.S
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Hv = YA.[CLA.(T - To) + ʎA] + (1-XA).[CLB.(T - To) + ʎB] + ∆ hm
Hv = (0,68).78,1.[0,43.(93,3-30)+ 90] + (1-0,68).92,13.[0,46.(93,3-30)+ 92]
Hv = 9796,82 Kcal/Kgmol = 9800 Kcal/Kgmol
Q = V. Hv + L. hL
Q = 60 mol
1 h
1 Kgmol
1000 mol
. 2424,4 Kcal
Kgmol
. + 40 1 Kgmol
1000 mol
. 9800 Kcal
Kgmol
.
Q = 537,5 Kcal Respuesta c)
El calor necesario para vaporizar la mezcla y llevarla
a un equilibrio líquido-vapor

9. Contáctanos al privado
o al número de la parte
inferior para unas
asesorías de
operaciones unitarias I
Problema (Resolución)
@asesorguevara Kelvin G.S
+58 4129427420
L
XD
D
XD
V1
Y1
X1
X2
Xn
Y2
Yn
L1
L2
Ln
Yn+1, Vn+1
n+1