PROBLEMA N°1 Las presiones de vapor de n-heptano (C7H9) y n-octano (C8H10) se consignan en la tabla a continuación: Temperatura (°C)
Presiones de Vapor (mm. Hg) C7H9
C8H10
98,4
760
333
105
940
417
110
1050
484
115
1200
561
120
1350
650
125,6
1540
760
a) Obtener las gráficas (T – x,y) y (x,y) cuando la presión es de 101,32 kPa y suponiendo que el sistema presenta comportamiento ideal. b) Una mezcla líquida que contiene 50% mol de n-heptano y 50% mol de n-octano a 30 ºC, se va a destilar instantánea y continuamente a 1 atm para evaporar el 60% mol de la mezcla. ¿Cuál será la composición del vapor y del líquido y la temperatura en el separador?. PROBLEMA N°2 Una mezcla que contiene 70 moles % de benceno y 30 moles % de tolueno se destila en condiciones diferenciales a 1 atm. Se vaporiza un tercio del total de moles de la alimentación. Calcular la composición promedio del destilado y la composición del líquido remanente. Los datos de equilibrio del sistema benceno – tolueno se muestran a continuación. xBENCENO yBENCENO
0,000 0,000
0,130 0,261
0,258 0,456
0,411 0,632
0,581 0,777
0,780 0,900
1,000 1,000
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PROBLEMA N°3 Utilizando los diagramas (T – x,y) y (x,y) obtenidos en el Problema N°1, determínese la temperatura, caudales y composiciones de las fases vapor y líquido en equilibrio a 101,32 kPa para las condiciones seguidamente detalladas y con alimentación de 100 kmoles/h de mezcla (C7H9 + C8H10). Condición 1 2 3 4 5 6
xF 0,5 0,4 0,6 0,5 0,5 0,5
yn-heptano ********** 0,6 ********** ********** ********** **********
xn-octano ********** ********** 0,7 ********** ********** **********
(V/F) 0,2 ********** ********** 0 1 **********
T (°F) ********** ********** ********** ********** ********** 225
PROBLEMA N°4 Una mezcla de 40 moles % de isopropanol en agua se destila en forma diferencial a 1 atm. hasta vaporizar el 70 % de la carga (sobre una base molar). Los datos de equilibrio del sistema se muestran en la tabla adjunta. a) ¿Cuáles serán las composiciones del residuo líquido y del destilado obtenido?. b) Si se realiza una destilación repentina de la mezcla, ¿cuáles serán las composiciones del vapor destilado y del líquido remanente?. xISOPROP yISOPROP
0,0118 0,2195
0,0841 0,4620
0,1978 0,5242
0,3496 0,5516
0,4525 0,5926
0,6794 0,6821
0,7693 0,7421
0,9442 0,9160
PROBLEMA N°5 Un líquido que contiene 60 moles % de tolueno y 40 moles % de benceno ingresa como alimentación continua a una unidad de destilación flash que opera a la presión atmosférica. ¿Qué porcentaje del benceno contenido en la alimentación sale con el vapor si el 90 % del tolueno que entra con la alimentación sale con el líquido?. Supóngase una volatilidad relativa de 2,3.
PROBLEMA N°6
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Una mezcla contiene 100 kg. de H2O y 100 kg. de etilanilina (P.M. = 121,1 g./mol), éste último inmiscible en agua. El compuesto orgánico tiene una pequeña cantidad de impurezas no volátiles disueltas. Para purificarla, la etilanilina se destila con arrastre de vapor, haciendo burbujear vapor saturado en la mezcla a presión total de 101,32 kPa. Determinar el punto de ebullición de la mezcla y la composición del vapor. La presión de vapor de los componentes puros se muestra en la tabla adjunta. Temp., °C P°AGUA , kPa. P°ETILANILINA ,kPa.
80,6 48,5 1,33
96,0 87,7 2,67
99,15 98,3 3,04
113,2 163,2 5,33
PROBLEMA N°7 Una mezcla líquida de benceno y tolueno a 200ºC y 50 atm de presión, con una composición del 40% en moles del primero, se introduce en una cámara a 1 atm. de presión, en la que experimenta una destilación flash. A la presión atmosférica, las temperaturas de ebullición de benceno y tolueno son 80 y 111°C, respectivamente. Suponiendo que la mezcla presenta comportamiento ideal y que la volatilidad relativa (α) se mantiene constante, calcular: a) Proporción de la alimentación (V/F) que se vaporiza y composición de las corrientes resultantes. b) Temperatura (°C) que se alcanza en la cámara. Datos: Log P0TOLUENO = 6,95334 – [1333,943/(T+219,337)] ; {P0 en mmHg, T en ºC} Volatilidad relativa del benceno respecto del tolueno: (BT) = 2,33
PROBLEMA N°8
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En un recipiente cerrado y equipado con un pistón, se introducen 4 moles de benceno y 6 moles de tolueno. El recipiente se sumerge en un tanque de agua hirviendo, de manera que la temperatura se mantiene en 100 ºC. La fuerza que se ejerce sobre el pistón hace que la presión inicial en él sea de 1.000 mm Hg. Esta fuerza se disminuye gradualmente hasta que la presión es de 600 mm Hg. Teniendo como base el diagrama de equilibrio benceno-tolueno, a esa temperatura, calcular: a) Presiones de vapor de benceno y tolueno a 100 ºC. b) En el estado inicial, (1.000 mm Hg), ¿qué fases coexisten en equilibrio?; c) ¿A qué presión se produce la primera burbuja de vapor y cuál es su composición? d) ¿A qué presión se evapora la última gota de líquido y cuál es su composición? e) Calcular la relación (moles de vapor / moles de líquido) a 800 mm Hg
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