TAREA Cuatro
November 13, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
Short Description
Download TAREA Cuatro...
Description
Procesos de Separación I Tarea 4 (Semana 4) Integrantes:
Cedillo Palacios Yeriny Ityaly
Mubarqui Guevara Naim
3.2 Problema Repítase el Ejemplo 3.2 para las siguientes mezclas líquidas a 50°C: s
PW =12.3 kPa s
PB =40.0 kPa s
PT =11.3 kPa
(a) 50 moles % de benceno y 50 moles % de agua 1._ Cual es la presión total de la mezcla
X B= 50
100
X W =
=0.5
50 100
=0.5
s
s
PT = PW ∗ X W + PB∗ X B PT =12.3 kPa∗0.50+ 40.0 kPa∗0.50 PT =26.15 kPa
2._ Cuales son las fracciones en gas s B B Y B = P ∗ X = ( 40.0 kPa )∗(0.50 ) = 0.7648 PT (26.15 kPa ) s
PW ∗ X W
Y W =
PT
=
( 12.3 kPa )∗(0.50 ) =0.2352 (26.15 kPa )
(b) 50 moles % de tolueno y 50 moles % de agua 1._ Cual es la presión total de la mezcla
X T =
50 100
=0.5
X W =
50 100
=0.5
s
s
PT = PW ∗ X W W + PT ∗ X T T PT =12.3 kPa∗0.50+ 11.3 kPa∗0.50 PT =11.80 kPa 2._ Cuales son las fracciones en gas s
P T ∗ X TT
Y T =
PT
=
( 11.3 kPa )∗(0.50 ) =0.4788 (11.80 kPa )
s
PW ∗ X W ( 12.3 kPa )∗(0.50 ) W Y W = = =0.5212 PT (11.80 kPa)
(c) 40 moles % de benceno, 40 moles % de tolueno y 20 moles % de agua 1._ Cual es la presión total de la mezcla
X B= X T =
40 100 40 100
X W =
=0.40 =0.40
20 100
=0.20
s
s
s
PT = PW ∗ X W + PT ∗ X T + PB∗ X B PT =12.3 kPa∗0.20+ 40.0 kPa∗0.40 + 11.3 kPa∗0.40 PT =22.98 kPa
2._ Cuales son las fracciones en gas s
P B∗ X B
Y B =
PT
=
( 40.0 kPa )∗(0.40 ) = 0.6963 (22.98 kPa )
=
( 11.3 kPa )∗(0.40 ) =0.1967 (22.98 kPa )
s
P T ∗ X T
Y T =
PT s
PW ∗ X W
Y W =
PT
=
( 12.3 kPa )∗(0.20 ) =0.1070 (22.98 kPa )
3.5 Problema La volalidad relava, (Y, del benceno con respecto al tolueno a 1 atm es 2.5. Constrúyase un diagrama x-y para este sistema a 1 atm. Repítase la construcción ulizando datos de la presión de vapor del benceno del Problema 3.1 y para el tolueno los que se indican más abajo, así como las leyes de Raoult y Dalton. Constrúyase también el diagrama T-x-y.
Temperaturas (°C) 80.09999333 81.62625764 83.15252195 84.67878626 86.20505057 87.73131488 89.25757919 90.7838435 92.31010781 93.83637212 95.36263644 96.88890075 98.41516506 99.94142937 101.4676937 102.993958 104.5202223 106.0464866 107.5727509 109.0990152 110.6252795
Pr Pres esió ión nd de e vapo vaporr ((To Torr rr))
Be Benc ncen eno o (°C (°C))
20
-2.6
40
7.6
60
15.4
100
26.1
200 400
42.2 60.6
760
80.1
Presion satutacion T ,Torr Presion sa satutacion B,Torr 292.2176602 759.9999992 307.936672 796.3913507 324.3297346 834.1333252 341.4176598 873.2597895 359.2216007 913.8049437 377.7630494 955.8033125 397.063834 999.2897366 417.1461157 1044.299364 438.0323855 1090.867643 459.745461 1139.03031 482.308483 1188.823382 505.7449114 1240.283149 530.0785222 1293.446165 555.3334028 1348.349235 581.5339483 1405.029411 608.7048574 1463.523978 636.8711277 1523.870447 666.0580515 1586.106547 696.2912113 1650.270212 727.5964746 1716.399575 759.9999897 1784.532956
XB
YB
1 0.92549698 0.85458454 0.78704246 0.72266577 0.66126354 0.60265785 0.54668278 0.49318356 0.44201566 0.39304411 0.34614275 0.30119364 0.25808639 0.21671771 0.17699083 0.13881507 0.10210543 0.06678217 0.03277045 1.0056E-08
1 0.96981288 0. 937944 0.90433228 0.8689152 0.83162879 0.79240763 0.75118485 0.70789208 0.66245951 0.61481582 0.56488819 0.51260231 0.45788236 0. 400651 0.34082937 0.27833708 0.21309223 0.14501135 0.07400946 2.3612E-08
Y vs X 1 0.9 0.8 o n e c n e B e d n o i c c a r f Y
0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
X fraccion de benceno
Diagrama T,X,Y 115 110 105
) C ° ( a 100 r u t a r 95 e p m e T
Benceno liquido Benceno vapor
90 85 80
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
YoX
(a) Un líquido que conene 70 moles % de benceno y 30 moles % de tolueno se calienta a 1 atm hasta que se evaporan 25 moles % del líquido original. Determínese la temperatura. Se separan entonces mecánicamente las fases y se condensa el vapor. Determínese la composición del vapor condensado y del líquido residual. Temperatura es 87 °C
La composición del líquido residual ene que cumplir la siguiente condición.
y ( 0.25 ) + x ( 0.75 )= 0.70 En la gráca obtuvimos los siguientes datos Y=0.82 y X=0.64
Por lo tanto, la composición del líquido residual es de:
(
0.82 0.25
) + 0.64 ( 0.75 ) ≈ 0.685
Benceno liquido es de 64% molar Toluenoliquido es de 36 % molar Temperatura de ebullición (°C) Benceno
80.09999333
Tolueno
110.6252795
(b) Calcúlense y represéntense los valores de K en función de la temperatura a 1 atm. XB
YB 1
K 1
1
0. 0.9 925 2549 4969 698 8 0. 0.9 969 6981 8128 288 8 1. 1.0 047 4788 8833 336 6 0.85458454
0.937944 1.09754385
0. 0.7 787 8704 0424 246 6 0. 0.9 904 0433 3322 228 8 1. 1.1 149 4902 0260 604 4 0.7226 2266577
0.868 868915 9152 1.2023 237 7493 493
0. 0.6 661 6126 2635 354 4 0. 0.8 831 3162 6287 879 9 1. 1.2 257 5763 6359 594 4 0. 0.6 602 0265 6578 785 5 0. 0.7 792 9240 4076 763 3 1. 1.3 314 1485 8549 492 2 0. 0.5 546 4668 6827 278 8 0. 0.7 751 5118 1848 485 5 1. 1.3 374 7407 0781 811 1 0. 0.4 493 9318 1835 356 6 0. 0.7 707 0789 8920 208 8 1. 1.4 435 3535 3521 216 6 0. 0.4 442 4201 0156 566 6 0. 0.6 662 6245 4595 951 1 1. 1.4 498 9872 7240 409 9 0. 0.3 393 9304 0441 411 1 0. 0.6 614 1481 8158 582 2 1. 1.5 564 6424 2412 129 9 0. 0.3 346 4614 1427 275 5 0. 0.5 564 6488 8881 819 9 1. 1.6 631 3195 9515 151 1 0. 0.3 301 0119 1936 364 4 0. 0.5 512 1260 6023 231 1 1. 1.7 701 0190 9028 285 5 0. 0.2 258 5808 0863 639 9 0. 0.4 457 5788 8823 236 6 1. 1.7 774 7414 1437 373 3 0.21671771
0.400651 1.84872291
0. 0.1 176 7699 9908 083 3 0. 0.3 340 4082 8293 937 7 1. 1.9 925 2568 6894 944 4 0. 0.1 138 3881 8150 507 7 0. 0.2 278 7833 3370 708 8 2. 2.0 005 0509 0926 269 9 0.1021 0210543 0.2130 1309223 223
2.086 0869823 823
0. 0.0 066 6678 7821 217 7 0. 0.1 145 4501 0113 135 5 2. 2.1 171 7140 4081 817 7 0. 0.0 032 3277 7704 045 5 0. 0.0 074 7400 0094 946 6 2. 2.2 258 5842 4204 049 9 1. 1.0 005 056E 6E-0 -08 8
2. 2.3 361 612E 2E-0 -08 8 2. 2.3 348 4806 0696 968 8
Presiones de vapor del tolueno Presio Pre siones nes de vapor vapor (torr) (torr)
Temper Temperatu atura ra (°C) (°C)
20
18.4
40
31.8
60
40.3
100
51.9
200
69.5
400
89.5
760
110.6
1520
136
3.8 Problema Más adelante se presentan datos del equilibrio vapor-líquido para mezclas de agua e isopropanol a 1 atm (101,3 kPa, 760 torr). (a) Constrúyanse diagramas T-x-y y x-y.
Diagrama T,x,y 95
90
C ° 85 a r u t a r e p 80 m e T
Isopropanol vapor Isopropanol liquido
75
70
0
10
20
30
40
50
XoY
60
70
80
90
100
100 90
o d i u q i l l o n a p o r p o s i e d n o i c c a r f Y
80 70
60 50 40 30 20 10 0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
X fraccion de isopropanol liquido
(b) Cuando una solución que conene 40 moles % de isopropanol se vaporiza lentamente, ¿cuál será la composición del vapor inicial que se forma? La composición es de 58% (c) Si esta misma mezcla del 40% se calienta c alienta bajo condiciones de equilibrio hasta que se vaporiza el 75% en moles, ¿cuáles serán las composiciones del vapor y el Líquido producidos? La composición del líquido residual ene que cumplir la siguiente condición.
y ( 0.75 )+ x ( 0.25 ) =0 . 4 0 En la gráca obtuvimos los siguientes datos Y=0.49 y X=0.13
Por lo tanto, la composición del líquido residual es de:
(
0.49 0.25
) + 0.13 ( 0.75 )=0.40
isopropanol liquido es de 13% molar Agua liquido es de 87% molar isopropanol en vapor es de 49% molar Agua en vapor es de 51% molar
Equilibrio vapor-líquido para isopropanol y agua T,°C
x
y
93
1.18
21.95
89.75
3.22
32.41
84.02
8.41
46.2
83.85
9.1
47.06
82.12 81.64
19.78 28.78
52.42 53.44
81.25
34.96
55.16
80.62
45.25
59.26
80.32
60.3
64.22
80.16
67.94
68.21
80.21
68.1
68.26
80.28
76.93
74.21
80.66
85.67
82.7
81.51
94.42
91.6
Notas: Todas las composiciones están en moles % de isopropanol Composición del azeótropo: x = y = 68,54% Temperatura de ebullición del azeótropo: 80.22” Temperatura de ebullición del isopropanol puro: 82.5 OC (d) Calcúlense los valores de K y α a 80°C y 89°C. Temperatura a 80°C T=80.16°C XI=67.94 → XA=32.06 YI=68.21 → YA=31.79 K I =
Y I
= 68.21 =1.003974 67.94
X I K A =
∝
IA
=
Y A X A K I K A
=
31.79 32.06
=0.991578
= 1.003974 =1.0125 0.991578
Temperatura a 89°C T=80.16°C XI=4→ XA=96 YI=34 → YA=66
K I =
Y I X I
K A =
= 34 =8.5 4
Y A X A K I
∝
IA
= 66 = 0.6875 96
8.5
12.3636
= K = 0 . 6875 = A A
(e) Compare sus respuestas de las Partes (a), (b) y (c) con las obtenidas a parr de los diagramas Tx-y y x-y basados en las leyes de Raoult y Dalton, así como en e n los siguientes datos de presión de vapor. Presiones de vapor de isopropanol y agua Pr Pres esio ione ness de vapo vapor, r, Torr Torr
Isop Isopro ropa pano nol, l, °C
Agua Agua,, °C
200
66.8
66.5
400
82
83
760
97.8
100
Temperaturas (°C) Presion satutacion I ,Torr Presion satutacion A,Torr 82.24375463 760.0000003 388.7903323 84.01944166 815.5702029 417.173039 85.79512869 874.4297925 447.2709429 87.57081572 936.7238058 479.1645267 89.34650275 1002.60112 512.9368147 91.12218977 1072.214454 548.6734024 92.8978768 1145.720371 586.4624833 94.67356383 1223.279273 626.394876 96.44925086 1305.055394 668.5640491 98.22493789 1391.216795 713.0661446 100.0006249 1481.935345 760.0000002
XB 0.999999999 0.860515566 0.732114194 0.613768502 0.50455625 0.403648572 0.310299632 0.223837521 0.143656236 0.069208598 0
YB 1 0.92343534 0.84234535 0.7564889 0.66561666 0.56947083 0.46778501 0.36028395 0.24668335 0.12668969 0
a) Son dis disntas ntas ambas ambas gracas gracas ya que la primera primera se manejó manejó con con condicio diciones nes de equi equilibr librio io para una mezcla mientras que la otra solo tenía en cuenta las temperaturas de ebullición de los componentes como referencia para construir la gracas b) La compo composici sición ón del vapor vapor inicial inicial en la grac graca a construida construida por la Ley d de e Raoult y de Dal Dalton ton muestra que nunca va existe este punto en el sistema afuera de los parámetros de una sustancia pura. c) La composición del líquido residual ene que cumplir la siguiente condición.
y ( 0.75 )+ x ( 0.25 ) =0.40 En la gráca obtuvimos los siguientes datos Y=0.43 y X=0.28
Por lo tanto, la composición del líquido residual es de:
(
0 . 4 3 0.25
)+ 0.28 ( 0.75 )=0.40 ≈ 0.3925
isopropanol liquido es de 28% molar Agua liquido es de 72% molar isopropanol en vapor es de 43% molar Agua en vapor es de 57% molar c)
Diagrama T,x,y 102 100 98 96 ) C ° ( a r u t a r e p m e T
94 92
Isopropanol liquido Isopropanol vapor
90 88 86 84 82 80
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
xoy
0.6
0.7
0.8
0.9
1
y vs x 1 0.9 0.8 0.7 0.6 y
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
x
0.6
0.7
0.8
0.9
1
View more...
Comments
