Trabajo Colaborativo 05 - de Aula (2) .
July 20, 2022 | Author: Anonymous | Category: N/A
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“Año del Fortalecimiento de la Soberanía Nacional”. UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA Presenta:
Grupo N°06 Integrantes: • • • • • • • •
Arellano Morales Damariz. Córdova Rivera Christo. Dioses Altamirano Leandro. Duque Morales Erick. Figueroa Correa Gerardo. Guerra Barranzuela Darío. Saldarriaga Mogollón Daggiana. Vega Sarango Diego.
Tema:TRABAJO COLABORATIVO COLABORATIVO 05 05–– DE AULA (2). Docente: Dr. Ing. Alfredo Fernández Reyes Curso: Transferencia de Masa II
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Partimos de un proceso industrial compuesto por una columna de destilación que se utiliza para separar una mezcla de tres componentes consistente en un 7% de acetona, 61.9% de ácido acético y el resto de anhídrido acético. La columna ha sido diseñada para producir una corriente de fondo que no contenga acetona, y una corriente de destilado que contenga 10% de acetona y 88% de ácido acético. Si se opera la columna de manera que se recircule como reflujo un 60% del flujo molar que sale por la cabeza de la columna, uno de los principales objetivos va a ser establecer todos los flujos flujos y composiciones que forman el proceso. Para ello se establece que la columna ha sido diseñada para producir 700 mol/h de destilado y las composiciones son fracciones molares. En la figura 2 se muestra el esquema de la columna de destilación:
Acetona Ácido acético
Condensador
Anhídrido acético
Acetona 10% Ácido acético 88% Anhídrido acético
Reflujo Acetona 7% 61,9% Ácido acético Anhídrido acético
Ácido acético Anhídrido acético Figura 2. Columna destilación del problema
1) Se coloca cada una de las corrientes con sus correspondientes variables etiquetadas. 2 2
Bifurcación
2 2
3
3 3 3 4 4
1
4
1
4
1 1
5 5 5
P = Acetona A = Ácido acético H = Anhídrido acético
2) Se identifican los volúmenes de control y se introducen los valores de las variables especificadas 2 2 2
VC2
2
3 2
3
700
= 3 =0,1 3= 0,88
/h
3
4
4 4
1
1
4
1 =0,07
4
1=0,619 1
VC1
5
5 5 5
P = Acetona A = Ácido acético H = Anhídrido acético
3 =1 − 3 − 3
1 =1 − 1 − 1
3 =1 − 0,1 − 0,88
1 =1 − 0,07 − 0,619
3 =0,02
3 =0,311
Análisis de grados libertad para cada volumen de control Balance de masa VC1: + = +
Balance parcial de componentes: → . + = .
→ . + . − . = → . + = . + .
→ . + = . + .
→ . + . − . − . =
→ . = − . + . − .
Balance de masa VC2: = +
Balance parcial de componentes: → . = . + .
− . − . → . = → . = . + .
→ . − . − . =
→ . = . + .
→ . − . − . =
Reflujo: = , .
relación
Grados de libertad: GDL = ( Variables independiente ) − ( N ° ec B . M ) − ( N N ° variantes ident ) − ( N ° relaciones adicionales ) GDL GD L = ( 14 ) − ( 6 ) − ( 5 ) − ( 1 )
GDL= 2
Los GDL han dado 2, por lo que no podríamos obtener una solución matemática. Si queremos que el problema tengo solución matemática y por tanto obtener todos los flujos y composiciones, se deben obtener 2 relaciones adicionales más para poder resolver el ejercicio (GDL=0).
Como para obtener GDL=0 únicamente necesitamos tener 2 relaciones más. En P 3 escogido X
=
X P 4 y X A 3
=
A 4
X este caso se han . Se añade las nuevas especificaciones al enunciado y se realiza la solución.
•
•
Partimos de un proceso industrial compuesto por una columna de destilación que se utiliza61.9% para separar unaacético mezclay de tres componentes un 7%ha de acetona, de ácido el resto de anhídrido consistente acético. La en columna sido diseñada para producir una corriente de fondo que no contenga acetona, y una corriente de destilado que contenga 10% de acetona y 88% de ácido acético. Si se opera la columna de manera que se recircule como reflujo un 60% del flujo molar que sale por la cabeza de la columna, uno de los principales objetivos va a ser establecer todos los flujos y composiciones que forman el proceso. Para ello se establece que la columna ha sido diseñada para producir 700 mol/h de destilado y las composiciones son fracciones molares. En la figura 2 se muestra el esquema de la columna de destilación. Por otra parte, para tener un flujo de 700 mol/h de destilado con la composición específica, es necesario tener un alimento a limento de 1000 mol/h. Por último, destacar que en el fondo el flujo obtenido es de 300 mol/h, teniendo teni endo una composición al 99% de anhídrido acético y 1 % de ácido áci do acético.
2
3 =0,1 3
=
3 =0,02
0,88
3
3
=700
/h
3 =0,1
2
3= 0,88
4
3 =0,02 3 =0,02
4
3 =0,1 1
1
P = Acetona A = Ácido acético H = Anhídrido acético
1 =0,07 1=0,619 1
5
5
= 0,01 5 =0,99
5
Balance Global: Balance de masa: = + = − = / − /
= /
Balance de masa bifucador: = + = + , .
− , . = − , . = = /
= +
= , .
= − = / − /
= , . ( ) = /
= /
P 1 . F 1 = ( 0,07 ) ( 1000 )= 70 mol / h
A 1 . F 1 = ( 0,619 ) ( 1000 ) = 619 mol / h
P 1 . F 2 = ( 0,1 ) ( 1750 ) = 175 mol / h
A 2 . F 2 = ( 0,88 ) ( 1750 ) = 1540 mol / h
P 1 . F 3 = ( 0,1 ) (700
A 3 . F 3= ( 0,88 ) (700
)= 70 mol / h P 1 . F 4 = ( 0,1 ) ( 1050 ) = 105 mol / h
)= 616 mol / h A 4 . F 4 = ( 0,88 ) ( 1050 ) = 924 mol / h A 5 . F 5 = ( 0,01 ) ( 300 ) = 3 mol / h
H 1 . F 1 = ( 0,311 ) ( 1000 )= 311 mol / h H 2 . F 2 = ( 0,02 ) (1750 )= 35 mol / h H 3 . F 3 = ( 0,02 ) ( 700 ) = 14 mol / h H 4 . F 4 = ( 0,02 ) ( 1050 ) = 21 mol / h
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