Lista 2 de Masa

1)

Una mezcla de 100 Kg- mol que contiene 60% en mol de n vaporizan a 101.3 Kpa de presión, en condiciones diferenciales hasta destilar 40 K Determine. a) La composición del vapor destilado. b) La composición del líquido remanente. c) Datos del equilibrio liquido vapor para el sistema n

1 0.867 0.594

1 0.984 0.925

0.398 0.254 0.145 0.059

0.836 0.701 0.521 0.271

1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0

Primer iteración:

0.1

0.2

y* 1 0.984 0.925 0.836 0.701 0.521 0.271

x 1 0.867 0.594 0.398 0.254 0.145 0.059

x^2 1 0.751689 0.352836 0.158404 0.064516 0.021025 0.003481

x^3 1 0.65171436 0.20958458 0.06304479 0.01638706 0.00304863 0.00020538

Resumen Estadísticas de la regresión Coeficiente de correlación 0.99982421múltiple Coeficiente de determinación 0.99964846 R^2 R^2 ajustado 0.99894538 Error típico 0.00878965 Observaciones 7 ANÁLISIS DE VARIANZA Grados de libertad Suma de cuadrados Promedio de los cuadrados Regresión 4 0.43938491 0.10984623 Residuos 2 0.00015452 7.7258E-05 Total 6 0.43953943 Coeficientes Error típico Intercepción 0.05374623 0.01824046 Variable X 1 4.20244657 0.24793002 Variable X 2 -8.21724382 0.96159606 Variable X 3 7.65992462 1.37839261 Variable X 4 -2.70001093 0.65298827

0.0196

Estadístico t 2.94653979 16.9501318 -8.54542167 5.55714285 -4.13485365

0 1 2 3 4

x 0.60000 0.58040 0.56080 0.54120 0.52160

y* 0.92163 0.91600 0.91011 0.90389 0.89727

1/(y*-x) 3.10917531 2.97975203 2.86279999 2.75716816 2.66191789

C 1 4 2 4 2

5

0.50200

0.89016

2.57628613

4

6

0.48240

0.88245

2.49965881

2

7 8 9 10

0.46280 0.44320 0.42360 0.40400

0.87406 0.86486 0.85472 0.92500

2.43155212 2.37160018 2.31954828 1.9193858

a) La composición del vapor destilado.

yD = 0.894 b) La composición del líquido en el remanente.

Xw =

0.40400

4 2 4 1 ∑ integral

% en mol de n- pentano (A) y 40 % en mol de n-heptano (B), se ones diferenciales hasta destilar 40 Kg-mol.

o remanente. o vapor para el sistema n-pentano (A) –n-heptano (B)

F= 100 mol XF =0.6 Datos: F= D= W= XF =

INTEGRAL

100 40 60 0.6

0.51083

Series1 Poly. (Series1) y = -2.70x4 + 7.66x3 - 8.22x2 + 4.20x + 0.05 R² = 1.00

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

x^4 1 0.565036353 0.124493243 0.025091827 0.004162314 0.000442051 1.21174E-05

F Valor crítico de F 1421.810923 0.000702958

Probabilidad 0.098461959 0.003462531 0.013419063 0.030888991 0.053812075

( C*(1/(y*-x)) 3.109175309 11.91900812 5.725599977 11.02867262 5.323835773 10.30514453 4.999317629

Inferior 95% -0.02473612 3.135689776 -12.3546577 1.729179908 -5.50959269

Superior 95.0% 0.13222858 5.26920336 Superior 95% Inferior 95.0% -4.0798299 0.13222858 -0.02473612 13.5906693 5.26920336 3.13568978 0.10957083 -4.0798299 -12.3546577 13.5906693 1.72917991 0.10957083 -5.50959269

0.60000 0.40400 10 XF = 0.0196 Xw = 100 n = 40

9.726208465 4.743200353 9.278193125 1.919385797 78.07774169 0.510107912

h = 60 F= D= W=

D= 40 mol XD = ¿?

W= 60 mol XW = ¿?

2) Una mezcla que contiene 70% en mol de benceno y 30% en mol de tolueno se destila en condiciones diferenciales a 101.32 Kpa (1 atm). Se vaporiza un total de 1/3 de los moles de la alimentación. Determinar. La composición promedio del destilado. La composición promedio del liquido remanente. Datos de equilibrio liquido vapor para el sistema benceno (A) – Tolueno (B)

Calculo base =100

D= ¿? mol XD = ¿?

F= 100 mol XF =0.7

W= ¿? mol XW = ¿? Presión total del sistema:

101.32

Temperatura Presiones de Vapor Kpa °C Benceno (A) Tolueno (B) 80.1 101.32 80.5 116.9 46 90 135.5 54.6 95 155.7 63.3

x 1.0000 0.7803 0.5775 0.4115

y* 1.0000 0.9002 0.7723 0.6323

100 105 110.6

179.2 204.2 240

74.3 86 101.32

0.2576 0.1296 0.0000

0.4556 0.2612 0.0000

y* 1.0000 0.9002 0.7723 0.6323 0.4556 0.2612 0.0000

x 1.0000 0.7803 0.5775 0.4115 0.2576 0.1296 0.0000

x^2 1.0000 0.6088 0.3335 0.1693 0.0663 0.0168 0.0000

x^3 1.0000 0.4750 0.1926 0.0697 0.0171 0.0022 0.0000

Resumen Estadísticas de la regresión Coeficiente de correlación 0.99995898múltiple Coeficiente de determinación 0.99991797 R^2 R^2 ajustado 0.99983594 Error típico 0.00459435 Observaciones 7 ANÁLISIS DE VARIANZA Grados de libertad Suma de cuadrados Promedio de los cuadrados F Valor crítico de F Regresión 3 0.7719068 0.25730227 12189.7464 1.2612E-06 Residuos 3 6.3324E-05 2.1108E-05 Total 6 0.77197012

Intercepción Variable X 1 Variable X 2 Variable X 3

Coeficientes Error típico 0.00245223 0.00431229 2.19409644 0.0418694 -1.87485365 0.10361936 0.67966077 0.06823959

Estadístico t Probabilidad Inferior 95% 0.56866067 0.60937094 -0.0112714 52.4033408 1.5305E-05 2.06084932 -18.0936623 0.00036824 -2.20461668 9.95991898 0.00215359 0.46249194

x

y*

1/(y*-x)

C

0

0.7

0.8527651

6.54599788

1

1 2 3 4 5 6 7

0.6932 0.6864 0.6796 0.6728 0.666 0.6592 0.6524

0.84887905 0.84495033 0.84097765 0.83695974 0.83289531 0.82878307 0.82462175

6.4234719 6.30714554 6.19664483 6.09162759 5.99178025 5.89681503 5.8064675

4 2 4 2 4 2 4

8 9 10

0.6456 0.6388 0.632

0.82041006 0.81614673 0.81183046

5.72049443 5.6386718 5.56079312

a) Composición promedio deldestilado.

yD = 0.836 b) La composición del líquido en el remanente.

Xw =

0.63200

≈

0.84

2 4 1 ∑ integral

no se destila en condiciones es de la alimentación.

Datos: F= D= W= XF =

integral =

100 33.333 66.667 0.7

0.41

1.0 0.9 0.8 0.7 0.6

y = 0.6797x3 - 1.8749x2 + 2.1941x + 0.0025 R² = 0.9999

0.6 0.5

Series1

0.4

Poly. (Series1)

0.3 0.2 0.1 0.0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

or crítico de F

Superior 95% Inferior 95.0% Superior 95.0% 0.01617586 -0.0112714 0.016175859 2.32734356 2.06084932 2.32734356 -1.54509061 -2.20461668 -1.545090607 0.8968296 0.46249194 0.896829595

( C*(1/(y*-x)) 6.54599788 25.6938876 12.6142911 24.7865793 12.1832552 23.967121 11.7936301 23.22587

XF = 0.70000 Xw = 0.63200 n= h= F= D= W=

10 0.0068 100 33.333 66.667

11.4409889 22.5546872 5.56079312 180.367101 0.41

3)

Una mezcla liquida que contiene 60% en mol de benceno y 40% en mol de tolueno, se va a evaporar instantánea y continuamente a 1 atmosfera de presión, para evaporar 30% en mol de alimentación. ¿Cuál sera la composición de los productos, si se establece el equilibrio? ¿Cuál sera la temperatura del separador en equilibrio? Como nos piden datos de benceno y tolueno a 1 atm de presión (101.32 Kpa) obtenos nuestro cuadro de datos del problema anterior en el caso de tener los datos se obtienen a partir de la ECUACION DE ANTOINE.

calculo base =

100

D= XD

F= 100 mol XF =0.6

W X

Presión total del sistema:

101.32

Temperatura Presiones de Vapor Kpa °C Benceno (A) Tolueno (B) 80.1 101.32 80.5 116.9 46 90 135.5 54.6 95 155.7 63.3 100 179.2 74.3 105 204.2 86

x 1.0000 0.7803 0.5775 0.4115 0.2576 0.1296

110.6

240

y* 1.0000 0.9002 0.7723 0.6323 0.4556 0.2612 0.0000

x=y* 1.0000 0.7803 0.5775 0.4115 0.2576 0.1296 0.0000

101.32

0.0000 1.0

x 1.0000 0.7803 0.5775 0.4115 0.2576 0.1296 0.0000

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3

DATOS:

0.2

30 F= D= W= XF =

% de alimentación

0.1 0.0

100 30.000 70.000 0.6

0.0

-W/D = -2.33333333

XF =

x 0.6

y 0.6000

0.6 0.6 0.6

0.4556 0.2612 0.0000

Para hallar la températura realizamos:

0.1

x 0.53957 0.63957 0.73957 0.83957 0.93957 1.00000

y 0.741 0.741 0.741 0.741 0.741 0.741

RESPUESTAS: a) La composción de los productos:

0.1

YD =

0.741

Xw = 0.53957143 b) La temperatura del separador es:

Temperatura=82.06 °C

e tolueno, se va a aporar 30% en mol de

pa) obtenos nuestro tienen a partir de la

D= 30 mol XD =

W= 70 mol XW = ¿?

y* 1.0000 0.9002 0.7723 0.6323 0.4556 0.2612

0.0000 110.0 100.0 90.0 80.0

Series2

70.0

Series3

60.0

Series4

50.0

Series5

40.0

Series6

30.0

Series1

20.0 10.0 0.0 0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

a) Cálculos para la composición en el equilibrio: m = -2.33333333 -1.16590454 Hallamos el valor de b: x

y

0.6 0.57985714 0.55971429 0.53957143

0.6 0.647 0.694 0.741

b=

2

intervalo

0.047

4)

Se esta separando una mezcla de metanol y agua en un tambor de evaporación instantánea a 1.0 atm de presión. Los datos de equilibrio son los siguientes:

Temp. ( °C ) 100 96.4 93.5 91.2 89.3 87.7 84.4 81.7 78 75.3 73.1

x( agua ) 0 2 4 6 8 10 15 20 30 40 50

y* ( metanol) 0 13.4 23 30.4 36.5 41.8 51.7 57.9 66.5 72.9 77.9

71.2 69.3 67.6 66 65 64.5

60 70 80 90 95 100

82.5 87 91.5 95.8 97.9 100

Temp. ( °C ) 100.000 96.400 93.500 91.200 89.300 87.700 84.400 81.700 78.000 75.300 73.100 71.200 69.300 67.600 66.000 65.000 64.500

x( agua ) 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.150 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 1.000

y* ( metanol) 0.000 0.134 0.230 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.665 0.729 0.779 0.825 0.870 0.915 0.958 0.979 1.000

a) La alimentación contiene 60% mol d evapora. ¿ Cuáles son las fracciones m los flujos de esa fase?. La tasa de alim

Datos: F= D= W= XF = -W/D = Diagrama

x=y* 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.150 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 1.000

XF =

x 0.6

y 0.000

0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6

0.134 0.230 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.600

a) Respuestas: La composición en el liquido y el vapor son : YD =

0.861

Xw =

0.426

b) Repita la parte a) con un flujo de alimentación de 1500 Kg-mol. Temp. ( °C ) 100.000 96.400 93.500

x( agua ) 0.000 0.020 0.040

y* ( metanol) 0.000 0.134 0.230

x=y* 0.000 0.020 0.040

91.200 89.300 87.700 84.400 81.700 78.000 75.300 73.100 71.200 69.300 67.600 66.000 65.000 64.500

0.060 0.080 0.100 0.150 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 1.000

0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.665 0.729 0.779 0.825 0.870 0.915 0.958 0.979 1.000

0.060 0.080 0.100 0.150 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 1.000

x

y

XF =

0.6

0.000

0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6

0.134 0.230 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.600

1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.0

0.1

a) Respuestas: La composición en el liquido y el vapor son :

c)

Si la alimentación contiene 30% mol de metanol y se desea un producto líquido que contenga 20% mol de metanol ¿ Qué D/F se debe de usar ?. Para una tasa de alimentación de 1000 Kg-mol, calule los flujos y las composiciones de los productos.

Temp. ( °C ) 100.000 96.400 93.500

x( agua ) 0.000 0.020 0.040

y* ( metanol) 0.000 0.134 0.230

x=y* 0.000 0.020 0.040

91.200 89.300 87.700 84.400

0.060 0.080 0.100 0.150

0.304 0.365 0.418 0.517

0.060 0.080 0.100 0.150

81.700 78.000 75.300 73.100 71.200 69.300 67.600 66.000 65.000 64.500

XF =

0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 1.000

0.579 0.665 0.729 0.779 0.825 0.870 0.915 0.958 0.979 1.000

x 0.3

y 0.000

0.3 0.3 0.3

0.134 0.230 0.300

0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 1.000

La composición en el liquido y el vapor son : YD = Xw =

d)

El tambor de evaporación instantánea trabaja de tal modo que la fracción molar en el líquido tiene 45% mol de metanol, W=1500 Kg-mol, y D/F=0.2. ¿ Cuál debe de ser el flujo y las composiciones de la alimentación?

flujo y las composiciones de la alimentación?

yD =

0.45

W= F= D/F =

1500 1.0

0.2

0.9 0.8

Temp. ( °C ) 100.000 96.400 93.500 91.200 89.300 87.700 84.400 81.700 78.000 75.300 73.100 71.200 69.300 67.600

x( agua ) 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.150 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800

y* ( metanol) 0.000 0.134 0.230 0.304 0.365 0.418 0.517 0.579 0.665 0.729 0.779 0.825 0.870 0.915

x=y* 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.150 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600 0.700 0.800

66.000

0.900

0.958

0.900

65.000 64.500

0.950 1.000

0.979 1.000

0.950 1.000

x 0.000

y 0.45

= yD

0.029 0.058 0.087 0.116

0.45 0.45 0.45 0.45

= yD

Xw =

0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0

Cálculo de Xf : XF = e)

0.1828

Calule las dimensiones de un tambor vertical de evaporación instantantánea para c) Xw = M metanol=

0.116 46.7

PASO 1: Realizamos cálculo del peso molecular promedio del para calcular densidad promedio del liquido:

M agua = xD =

18.01 0.884 0.7914 1

21.33804 22.7659247

0.93727974

PASO 2: Calculos para hallar la densidad del vapor (GAS IDEAL):

30.9205

0.00118495

R = 82.0575 T = 45 T = 318 PASO 3:

Presión =

D/F = 0.2 F = 1875 D = 375

Cálculo de KTAMB Cálculo de parámetros de flujo: V = (D/F)*F = D = (V)*( ) = L= F - V WL=(L)*(

)

A= B= C= D= E=

375 11595.1875 11.5951875 1500 32007.06

-1.87748 -0.81458 -0.18707 -0.01452 -0.00101

32.00706

ln (

)=

-2.321273

0.43071132

12.1058599

2.14091674

alimentación contiene 60% mol de metanol y 40% de ella se vapora. ¿ Cuáles son las fracciones molares en vapor y líquido, y os flujos de esa fase?. La tasa de alimentación es de 100 Kg-mol/h.

evaporación

40

100 40.000 60.000 0.6 -1.5

1.0

100

0.9

90

0.8

80

0.7

70

0.6

60

0.5

50

0.4

40

0.3

30

0.2

20

0.1

10

0.0

0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Cálculos: -W/D = -1.5

b = 1.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

x 0.6 0.571 0.542 0.513 0.484 0.455 0.426

y 0.6 0.6435 0.687 0.7305 0.774 0.8175 0.861

intervalo = 0.029

Los flujos son: D = 40.000 W = 60.000

evaporación F= D= W= XF =

1500 600.000 900.000 0.6

-W/D =

-1.5

Cálculos: -W/D = -1.5

x 0.6 0.571 0.542 0.513 0.484

y 0.6 0.6435 0.687 0.7305 0.774

b = 0.9

intervalo = 0.029

40

0.455

0.8175

0.426

0.861

100 90 80 70 60 50

30

Series1

0 0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

en el liquido y el vapor son :

0.8

0.9

1.0

Los flujos son:

YD =

0.861

D = 600.000

Xw =

0.426

W = 900.000

o líquido que asa de alimentación evaporación

F= D= W= XF = -W/D =

1000 800.000 200.000 0.3 -0.25

20

Series4 Series5

10 0.2

Series3

40

20

0.1

Series2

1.0

100

0.9

90

0.8

80

0.7

70

0.6

60

0.5

50

0.4

40

0.3

30

0.2

20

0.1

10

0.0

0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

Cálculos: -W/D = -0.25

x 0.300 0.263 0.226 0.189 0.152 0.115 0.078

el vapor son :

cción molar en el debe de ser el

b = 0.375

y 0.300 0.309 0.319 0.328 0.337 0.346 0.356

intervalo = 0.037

Los flujos son: 0.356

D = 800.000

0.078

W = 200.000

Series2 Series3 Series4 Series5 Series1

1.0

100

0.9

90

0.8

80

0.7

70

0.6

60

Series2

0.5

50

Series3

0.4

40

Series4

0.3

30

Series1

0.2

20

0.1

10

0.0

0 0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

yD = 0.45 Xw = 0.116

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

F = 1875 D = 375

D/F = 0.2 W = 1500

intervalo =

0.029

ntánea para c)

lo del peso molecular promedio del líquido y volumen del líquido promedio sidad promedio del liquido:

1

0.09814856

yD =

0.45

yD1 =

0.55

3.59989171

Series2 Series3 Series4 Series5 Series1

5)

Una solución de hidrocarburos a una presión absoluta de 10 bars, tiene la siguiente composición expresa como fracción mol: etano propano i-butano n-butano i-pentano

0.0025 0.25 0.185 0.56 0.0025

Utilce los coeficientes de distribución en el equilibrio del nomograma de Depriester. a) La solución se va a evaporar instantáneamente con el fin de evaporar 40% en mol de alimentación. Ca composición de los productos. b) La solución se destila diferencialmente para producir un residuo que contenga 0.80 fracción mol de n Clacule la composición total de residuo y el porcentaje de alimentación que se evapora.

SOLUCIÓN:

Cálculo del punto de burbuja para encontrar la temperatura en la cual trabaja el tambor de desti Constantes para ajustes a valores K.

1

2 aT1

3 aT2

Etano -687248.25 0 Etileno -600076.875 0 Isobutano -1166846 0 Isopentano -1481583 0 Metano -29286 0 N-butano -1280557 0 N-decano 0 -9760.45703 N-heptano -2013803 0 N-hexano -1778901 0 N-nonano -2551040 0 N-octano 0 -7646.81641 N-Pentano -1524891 0 Propano -970688.563 0 Propileno -923484.688 0

4

5

aT6

aP1

7.90694 7.90595 7.72668 7.58071 8.24450 7.94986 13.80354 6.52914 6.96783 5.69313 12.48457 7.33129 7.15059 7.71725

-0.88600 -0.84677 -0.92213 -0.93159 -0.89510 -0.96550 -0.71470 -0.79543 -0.84634 -0.67818 -0.73152 -0.89143 -0.76984 -0.87871

Ecuación sencilla para el cálculo de a tempertura.

La ecuación se simplifica excepto para n-octano y n decano

Despejamos el valor de T:

Extraemos valores del cuadro con lo cuales podremos desarrollar muy fácilmente el problema.

aT1 Etano -687248.25 Propano -970688.563 Isobutano -1166846 N-butano -1280557 Isopentano -1481583

aT2

aT6

0 0 0 0 0

7.90694 7.15059 7.72668 7.94986 7.58071

* Se debería escoger una temperatura tal que algunas K sean >1 y algunas K1 y algunas K