Seminario Nº11:Destilación - operaciones unitarias

LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS
UNIVERSIDAD DE CHILE
GUIA DE EJERCICIOS DE OPERACIONES UNITARIAS II
DESTILACION
1.-
Cierta mezcla equimolecular heptano-octano entra como alimentación en un plato intermedio
de una columna de rectificación que trabaja a la presión atmosférica normal. Se desea obtener
un producto destilado que contenga 98% en moles de heptano y producto de colas que sólo ha
de contener 5% en moles de heptano. La alimentación entra en la columna a su temperatura
normal de ebullición. El vapor procedente del plato 1 entra en el condensador de reflujo, que
en esta columna es un condensador total; una parte del condensado vuelve a la columna a su
temperatura de condensación y otra sale como producto destilado, de tal modo que la relación
entre el líquido que retorna y el vapor que llega (relación de reflujo) es L/V = 3/4.
Determínese el número de platos teóricos necesarios y la posición del plato de alimentación.
Los datos de equilibrio para esta mezcla son los siguientes:
Respuesta:
Temp (°C)
P°heptano (mmHg)
P°octano (mmHg)
98,4
100
102
104
106
108
110
112
114
116
118
120
122
124
125,6
760
795
841
890
941
993
1049
1104
1165
1228
1296
1368
1442
1528
1593
337
356
380
406
429
452
479
510
540
574
609
647
687
729
760
Número de platos teóricos = 14 (analíticamente)
Número de platos teóricos = 13 (gráficamente)
La alimentación se realiza sobre el plato N°7
2.-
3.-
Cuál es la mínima relación de reflujo que puede usarse en una columna de destilación de
enriquecimiento para obtener un destilado de composición en fracción molar de 0,9 en benceno
a partir de un producto de fondo que contiene 0,20 en benceno y 0,80 en tolueno. La columna
opera a presión atmosférica.
Datos de equililbrio de la mezcla benceno-tolueno a 1 atm:
X(benceno)
Y(benceno)
T ° e b.
Y diag.
0
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
1
0
0,111
0,209
0,375
0,508
0,621
0,714
0,791
0,855
0,912
0,959
0,981
1
110,4
108,3
106,2
102,2
98,5
95,3
92,2
89,5
87
84,6
82,3
81,3
80,3
0
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
1
La HEPT de una cierta columna de relleno puede tomarse como 0,203 m. Una mezcla binaria
con una volatilidad relativa constante de 1,120 va a ser separada en esta unidad. La columna es
usada como una sección de enriquecimiento y la concentración en el líquido del componente
más volatil en el calderín se mantiene a una composición en fracción molar de 0,15. Si la
columna se rellena hasta una altura de 4,57 m.
¿Cuál es la máxima composición de destilado obtenido bajo estas condiciones?.
4.-
La presión de vapor de la dimetilanilina a diferentes temperaturas es como sigue:
T (°C)
70,0
84,8
101,6
111,9
P° vapor
(mmHg)
10
20
40
60
T (°C)
125,8
146,5
169,2
193,1
P° vapor
(mmHg)
100
200
400
760
Considerando que el agua y la dimetilanilina son completamente insolubles.
Calcule lo siguiente:
a)
b)
La temperatura y composición del vapor cuando una mezcla de dimetilanilina y agua ebulle a
una PTOTAL=730 mmHg.
Los Kg de dimetilanilina obtenidos como destilado en una destilación con vapor por cada 100
Kg de agua obtenido en el destilado, cuando la PTOTAL=730 mmHg (PM dimetilanilina es
121,2).
Respuesta:
a)
b)
97,5°C / 0,046 DMA
32,4 Kg / 100 Kg agua alim.
5.-
Se tiene un estanque con 2000 Kg de aceite de menta contaminado con 54 Kg de agua. Se desea
eliminarle esta agua. Para ello se propone calentarlo a presión atmosférica a una temperatura de
70°C, con lo cual se asegura que no se descomponga. ¿Qué porcentaje del aceite original
quedaría en el estanque libre de agua?
PM aceite = 80
Presión de vapor del aceite a 70°C = 540 mmHg
Respuesta: 71 %
6.-
En una industria de perfumes se necesita destilar geraniol mediante arrastre con vapor de agua.
Si la destilación se realiza bajo una presión de 60 mmHg y a 102°C. Calcule:
a)
El porcentaje de geraniol que tendría el destilado.
b)
Kg de geraniol / Kg de vapor empleado.
Datos :
Respuesta:
P° geraniol (102°C) = 10 mmHg
PM geraniol = 154
a) 63 %
b) 1,71 Kg geraniol / Kg de vapor