Problemas de Ingeniería Química Hoja 8.- Rectificación 1.-

Problemas de Ingeniería Química
Hoja 8.- Rectificación
1.- Se desea rectificar una mezcla de etanol y agua, con una concentración del 2,6% en moles de etanol,
empleando una columna de pisos que opera en continuo a presión atmosférica. El alimento se introduce como
líquido a su temperatura de ebullición. Se quiere obtener un destilado con un 48,2% en moles de etanol y un
residuo con un 0,3% en moles de etanol. La columna operará con una relación de reflujo externa de 3. Calcular
el número de pisos teóricos necesarios según el método de Sorel-Lewis.
Sol.: 5 pisos.
2.- Una mezcla con un 60% en moles de hexano y 40% de octano se rectifica en una columna de pisos. Se
quiere obtener un producto de cabeza con un 99% de hexano y un residuo con un 98% de octano. La
alimentación se introduce como vapor saturado. La relación de reflujo interna en el sector de enriquecimiento
es de 0,8.
Calcular:
a) Relación de reflujo externa.
b) Relación de reflujo mínima y número mínimo de pisos.
c) Número de pisos necesarios para llevar a cabo la separación.
Sol.: a) 4; b) 1,08; 4 pisos; c) 5 pisos.
3.- Una columna de rectificación atmosférica se alimenta con una mezcla de benceno y tolueno con un 42% en
moles del primero. Se desea obtener un destilado con un 90% de benceno y un residuo con un 10%, como
máximo, de benceno. Se propone trabajar con una relación de reflujo interna en el sector de enriquecimiento de
0,7. Calcular:
a) Relación de reflujo externa.
b) Temperatura de ebullición de la alimentación.
c) Número de pisos teóricos necesarios si la alimentación se introduce a 80ºC y 1 atm.
CpL (cal/g.ºC)
Benceno
0,42
Tolueno
0,44
Sol.: a) 2,33; b) 94,6 °C; c) 7 pisos.
CpV (cal/g.ºC)
0,31
0,34
TS (ºC)
80,3
110,4
 (cal/g)
94,1
86,8
PM (g/mol-g)
78
92
4.- En una columna de rectificación que funciona de forma continua se desea separar una mezcla CS2/CCl4, que
contiene un 40 % en moles del compuesto más volátil. La alimentación a la columna se realiza como una
mezcla de líquido y vapor en una proporción 1/3. La relación de reflujo externa tiene un valor de 2,45 y al
condensador llegan 115,6 kmol/h de vapor. La corriente de destilado no debe contener más del 10 % de CCl 4
mientras que la concentración de CS2 no debe superar el 5% en el residuo. En estas condiciones calcular:
a) Número mínimo de pisos que permiten la separación.
b) Relación de reflujo mínima.
c) Número de pisos teóricos requeridos.
Sol.: a) 5 pisos; b) 2; c) 11 pisos.
5.- En una planta química se desea separar una mezcla de acetona y ácido acético empleando una columna de
rectificación. La alimentación es una corriente líquida a 51ºC que contiene una fracción molar de acetona de
0,2. Se pretende obtener un producto de cabeza con un 99 % en moles de acetona y un residuo con un 98% en
moles de ácido acético. Calcular:
a) Número mínimo de pisos que permite la separación.
b) Relación de reflujo mínima.
c) Número de pisos que debe tener la columna si la razón de reflujo es 2,8 veces la mínima.
d) Caudal de las corrientes de vapor y de líquido en los sectores de enriquecimiento y agotamiento.
e) Composición de las corrientes que entran y salen del quinto piso contando a partir del condensador.
Datos: Temperatura de ebullición de la alimentación: 96,5ºC ; Calor latente de vaporización de la alimentación:
25 kJ/mol ; Calor específico de la alimentación: 126 J/(mol.K)
Sol.: a) 5 pisos; b) 0,78; c) 9 pisos; d) LN= 40,09 kmol/h; VN= 58,65 kmol/h; LM= 163,09 kmol/h; VM= 81,65
kmol/h.