Prof. Ing. Yolimar Fernรกndez
CASOS ESPECIALES DEL MÉTODO McCABE - THIELE - COLUMNAS DE AGOTAMIENTO - COLUMNAS DE ENRIQUECIMIENTO - COLUMNAS DE INYECCIÓN DIRECTA DE VAPOR - COLUMNAS DE MÚLTIPLES SALIDAS LATERALES - COLUMNAS DE ALIMENTACIONES MÚLTIPLES EJERCICIOS PROPUESTOS
REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS.
1
Línea de q yD
xB
y m +1 =
Línea operación de la sección de agotamiento
Líquido saturado, q = 1.
Lm = F
Líquido subenfriando, q > 1
Lm = q.F
xF
Lm B xm − xB Vm +1 Vm +1
1
y
Línea de q
xF
Línea operación de la sección de enriquecimiento
Vapor saturado, q = 0
y=
R 1 x+ xD R +1 R +1
VD = F
Vapor sobrecalentado, q < 0
y=
q x x− F q −1 q −1
xD
Cuando estamos destilando una solución acuosa de un compuesto A más volátil y agua B, el calor requerido podemos suministrarlo inyectando directamente vapor abierto al fondo de la columna. En este caso NO se necesita rehervidor.
Balance total de masa
Balance de masa por componente (A)
F + S = D +W
F.xF = D.xD +W.xW
Línea de operación :
y m +1 =
W W xm − xW S S
La corriente líquida lateral altera la velocidad del líquido que está por debajo y también afecta al balance de materia y la línea de operación en la porción media entre los platos de alimentación y la corriente líquida lateral. Balance de masa global:
VS +1 = LS + O + D Balance de masa para A:
VS +1. yS +1 = LS .xS + O.xO + D.xD
Línea de operación
y S +1 =
LS O . xO + D . x D xS + VS +1 VS +1
Si se desea fraccionar dos soluciones de concentraciones diferentes para obtener los mismos productos, las dos soluciones podemos manejarlas en el mismo fraccionador. Cada una de esas alimentaciones introducidas las consideraremos por separado (como si ninguna de ellas “SUPIERA” de la presencia de la otra.
La línea de operación superior localizada de forma usual. La línea de operación intermedia (sección entre las dos alimentaciones) intercepta a la línea de enriquecimiento en la línea q de la alimentación más cercana (corresponderá a la primera alimentación que atravesamos durante el trazado de la línea de enriquecimiento) La línea de agotamiento intercepta a la línea intermedia en la última línea q (la que encontramos más cercana al trazado de la L.O.A)
1.Una mezcla Benceno – Tolueno de composición 0,15 fracción molar de Benceno se introduce como alimentación por el plato superior de una columna de agotamiento, obteniéndose como producto de cola Tolueno, con una composición igual a 0,98 en fracción molar. Determínese la composición de los vapores procedente de la columna y el número de platos teóricos necesarios, si la alimentación entra como líquido a su temperatura de ebullición y la composición de los vapores ha de ser el 90% de su valor máximo 2.Trataremos en una columna fraccionada continua una disolución acuosa de etanol a fin de desdoblarla en tres fracciones con 80, 70 y 5% en moles de etanol. Se dispone de un flujo de alimentación de 7470 Kg/h con una composición del 35% en peso de etanol a una temperatura de 80ºC. La columna opera con vapor directo y con una relación de reflujo en la columna igual a 3,5. Determinemos: (a) El esquema del proceso. (b) El número de platos necesarios para obtener 940 Kg/h de la disolución al 70%. (c) El plato en que introducimos la alimentación. (d) El flujo de vapor necesario para la separación (S). (e) La relación R/Rmin. (f) ¿Podríamos efectuar la separación si la alimentación entrara a su temperatura de rocío? Explique. Datos adicionales: Calor latente de la mezcla alimentada = 452 kcal/kg Capacidad calorífica de la mezcla líquida = 0,85 kcal/kg.ºC Capacidad calorífica de la mezcla vapor = 0,40 kcal/kg.ºC
COULSON, J.M. y J.F. RICHARDSON. “Ingeniería Química. Tomo II. Operaciones básicas”. Editorial Reverté, Barcelona, 1988. GEANKOPLIS C. “Procesos de transporte y Operaciones Unitarias” . Editorial Continental, S.A. 3era Edición . México 1998. OCON J Y TOJO G. “Problemas de Ingeniería Química”. Tomo II. Madrid España. 1980. MCCABE, W., “Operaciones unitarias de ingeniería química”. La Habana, Edición Revolucionaria, 1979. TREYBAL, R. “Operaciones de Transferencia de Masa”. Editorial McGRAW-HILL. 3a edición. México, 1998.