UMSA-FACULTAD DE INGENIERIA
OPERACIONES UNITARIAS PET-245
CAPITULO 13 “RECTIFICACION”
13.1 INTRODUCCIÓN.- La operación de rectificación consiste en hacer circular en contracorriente el vapor de una mezcla con el condensado procedente del mismo vapor, en un aparato denominado columna de rectificación. Las partes esenciales de una columna de rectificación son: la columna propiamente dicha , que es donde se verifica el contacto intimo entre el liquido y el vapor; el calderin , situado en la base de la columna en donde se hace hervir la mezcla a separar; y el condensador de reflujo situado en la cúspide de la columna, que se encarga de suministrar el Líquido descendente para su contacto con el vapor Para lograr el íntimo contacto entre las fases fa ses líquidas y vapor al objeto de establecer el intercambio de materia entre ambas fases, interesa que la superficie y el tiempo de contacto sean suficientes. En la práctica este contacto se logia con dos dispositivos diferentes: el de los platos de borboteo que retienen-el líquido a través del cual se ve obligado a pasar el vapor, y el de los cuerpos de relleno, que llenan el interior de la columna verificándose-el contacto entre fases sobre la superficie de estos cuerpos de relleno.
Guía
Aux. José Luis Huanca P.
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PROBLEMAS RESUELTOS
P-13.1 En una columna de rectificación en marcha continua, se destila una mezcla líquida Cloroformo-Benceno de composición 55% MOLAR EN CHCL 3, se desea obtener un producto destilado de composición 94% molar y un residuo con 8% molar si la alimentación entra en forma de vapor saturado, determine: a) Los flujos de destilado y residuo b) El reflujo mínimo c) El nro. de bandejas, para una relación de reflujo de 30% superior a la mínima. d) La posición de la bandeja de alimentación e) El nro. mínimo de bandejas teóricas. Utilice el método Mcabe-Thiele. DATOS:
qe
P=760mmHg CHCL3 A C6H6 B
D X D F
x F
0.55
x D
0.94
x R
0.08
X F
R X R
F 100 100moles q R
SOLUCION: COMPUESTO A B
T
B
log Pv A
C .....(1)
A 6.9371 6.90565
A
Pv Pv 10
B 1171.2 1211.033 B T C
.....( 2)
x
C 227 220.79 P T Pv A
Pv B
Pv B
.....(3)
Teb°C Ec. (1) 61.74 80.09
y
Pv A P T
.....( 4)
a) Los Flujos de Destilado y Residuo. F D R (1) x F F x D D x R R
(2)
(1) En (2): x F F x D D x R R x R D 0.55 100 0.08 100 D 0.94 0.08 D 54.65moles Guía
en (1)
R 45.35moles Aux. José Luis Huanca P.
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b) El reflujo mínimo
Luego se realiza la tabla de equilibrio equilibrio de fracciones x,y y se las grafica grafica como se muestra muestra a continuación. T [ºC]
PvA Ec. (2)
PvB Ec. (2)
XiA Ec. (3)
YiA Ec. (4)
61,74
760,00
416,12
1,00
1,00
64,00
817,26
450,07
0,84
0,91
66,00
870,62
481,87
0,72
0,82
68,00
926,68
515,44
0,59
0,73
70,00
985,52
550,83
0,48
0,62
72,00 74,00
1047,23
588,12
0,37
0,52
1111,91
627,38
0,27
0,40
76,00
1179,65
668,67
0,18
0,28
78,00
1250,55
712,07
0,09
0,15
80,10
1328,49
760,00
0,00
0,00
Según la ecuación de la recta superior: y
xD
R
x y a bx R 1 R 1
Donde: x D R 1 R R 1
Guía
int er sec cion con la ordenada
pendie pendiente nte de la recta
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Calculo del reflujo mínimo Del grafico: x D Rmin
1
0.257
0.94 Rmin
1
0.257 Rmin
2.658
c) El numero de bandejas, para una relación de reflujo de 30% superior a la mínima. Para un reflujo 30% mayor al Reflujo mínimo se tiene: R 1.3 * Rmin
1.3 * 2.658 658 3.455 455
Luego con este reflujo “R” se calcula la nueva recta superior de operación. Y se
interceptan las tres rectas: x D R 1
0.94 3.455 1
0.211
tg
R R 1
3.455
3.455 1
37.79º
37.79º
Según el grafico: Se tiene 16 procesos de los cuales 15 son platos o bandejas y 1 es el calderin o rehervidor. d) La posición del plato o bandeja de alimentación lo define la recta de alimentación y según el grafico es: el 9no. plato o bandeja. Guía
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e) El número mínimo de bandejas teóricas se la calcula de la siguiente manera
Según el grafico: el número número de etapas o procesos procesos es 9 y el número de platos platos o bandejas es 8 y 1 es el calderin o rehervidor. En este caso la bandeja de alimentación será: la 5ta. Bandeja.
Guía
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P-13. A 500 mmHg de presión se destila una mezcla liquida con 40% molar de Benceno y 60% molar de Tolueno para producir 96% molar de Benceno y 96% molar de Tolueno considerando un comportamiento ideal determinar a) El reflujo minimo si la alimentación se introduce a 70ºC b)El numero de etapas en cada caso, para un reflujo R=1.8Rminimo c) El número mínimo de bandejas. qe
DATOS: P=500mmHg BENCENO TOLUENO x F
0.40
x D
0.96
x R
0.04
D X D
A B
F X F
R X R
SOLUCION:
q R
a) El reflujo mínimo si la alimentación se introduce a 70ºC COMPUESTO A B
Guía
A 6.90565 6.95464
B 1211.033 1344.800
C 220.790 219.482
Teb(°C) 67.09 896.5
T [ºC]
Pv A
PvB
XiA
YiA
67,14
500,00
183,15
1,00
1,00
68,00
514,58
189,14
0,96
0,98
70,00
549,92
203,75
0,86
0,94
72,00
587,17
219,27
0,76
0,90
74,00
626,37
235,73
0,68
0,85
76,00
667,61
253,18
0,60
0,80
78,00
710,96
271,66
0,52
0,74
80,00
756,50
291,22
0,45
0,68
82,00
804,28
311,90
0,38
0,61
84,00
854,40
333,74
0,32
0,55
86,00
906,93
356,79
0,26
0,47
88,00
961,94
381,11
0,20
0,39
90,00
1019,52
406,74
0,15
0,31
92,00
1079,74
433,73
0,10
0,22
94,00
1142,68
462,13
0,06
0,13
96,52
1225,99
500,00
0,00
0,00
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70ºC x 0.86 y 0.94 De la ecuación: L V
y X F
X F x
0.94 0.40 0.40 0.86
1.174
Calculo del Angulo de la recta de alimentación: tg
L V
1.174 49.57º
Calculo del reflujo mínimo Del grafico: x D 0.96 218 218 Rmin 0.218 0.218 Rmin 1 Rmin 1
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3.404 404
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b) El numero de etapas en cada caso, para un reflujo R=1.8*R minimo Para un reflujo 1.8 mayor al mínimo se tiene:
R 1.8 * Rmin
1.8 * 3.404 404 6.127 127
Luego con este reflujo “R” se calcula la nueva recta superior de operación. Y se
interceptan las tres rectas: Luego con este reflujo “R” se calcula la nueva recta superior de operación. Y se
interceptan las tres rectas: x D R 1
0.96 6.127 1
0.135
tg
R
R 1
6.127
6.127 1
40.69º
40.69º
Según el grafico: Se tiene 16 procesos de los cuales 15 son platos o bandejas y 1 es el calderin o rehervidor. Guía
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c) El número mínimo de bandejas teóricas se la calcula de la siguiente manera
Según el grafico: el número de de etapas o procesos procesos es 11 y el número de platos o bandejas es 10 y 1 es el calderin o rehervidor. En este caso la bandeja de alimentación será: la 6ta. Bandeja.
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BIBLIOGRAFIA
PROBLEMAS DE INGENIERIA QUIMICA Joaquin Ocon, Gabriel Tojo Barreiro
MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA Randald V. Giles
MECANICA DE FLUIDOS APLICADA Robert L. Mott
MECANICA DE LOS FLUIDOS E HIDRAULICA (TERCERA EDICIÓN) E DICIÓN) McGraw-Hill
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