Destilación discontinua Problemas

DESTILACIÓN DISCONTINUA
Destilación discontinua
Problemas
PROBLEMA 1*. Se desea utilizar el alambique que muestra la figura para separar metanol (A) de
agua. La carga inicial de la retorta es de 50 moles de una mezcla con 80 % de metanol. Se desea que la
concentración promedio del destilado sea de 89,2 %. Calcular la cantidad de destilado recolectado, y la
cantidad y composición del residuo que queda en el calderín. La presión es 1 atm. Todas las
composiciones son porcentajes molares.
xA yA
1 1
0,95 0,979859
0,9 0,959642
0,8 0,91893
0,7 0,877565
0,6 0,834803
0,5 0,789119
0,4 0,737483
0,3 0,673604
0,2 0,582753
0,1 0,422079
0,05 0,273584
0 0
PROBLEMA 2*. Para concentraciones bajas de NH3 en agua, la relación entre la composición del
vapor y el líquido en equilibrio viene dada por la expresión yA = 16 xA (fracciones molares) a la presión
de 1 atm.
Un kg de solución al 5 % en peso de amoníaco se somete a destilación diferencial hasta que la
composición en el calderín se reduzca a 1 % en peso de NH3. Determine la cantidad de líquido residual
y la composición global del destilado. ¿Qué error se comete si se trabaja con fracciones másicas en vez
de molares?
PROBLEMA 3*. Se desea realizar una destilación por lotes de 150 kmol de una solución que
contiene 32% de etanol y 68% de agua. El sistema tiene un hervidor o calderín, dos etapas de
equilibrio y un condensador total. Se usa una relación de reflujo constante e igual a 2/3. Se desea que
la composición final en el hervidor sea 4,5% en etanol. Calcular la composición promedio del
destilado, el contenido final del hervidor y la cantidad de destilado obtenido. El equipo trabaja a
presión atmosférica. Los porcentajes son composiciones molares.
PROBLEMA 4. De una solución formada por 100 kg de etanol (A) y 400 kg de propanol (B) se
quiere eliminar el componente A hasta obtener una solución que contenga el 95% en peso de
componente B.
Problemas de Operaciones Unitarias II – 2012 - Ingeniería Química 1

DESTILACIÓN DISCONTINUA
La separación puede llevarse a cabo mediante:
I- Un equipo de destilación diferencial.
II- Un equipo para rectificación batch que tiene 5 platos y trabaja con un rendimiento de 0,6 y
un reflujo constante R = 3.
Calcular en cada caso:
(a) La cantidad de solución residual en kg.
(b) El porcentaje recuperado de propanol.
(c) La composición media del destilado, en fracción en peso, y cantidad de destilado.
(d) La temperatura del líquido en el hervidor al finalizar la operación.
Hipótesis de cálculo y datos:
- La presión de trabajo es de 1 at.
- Se supone comportamiento ideal de la solución líquida.
- La volatilidad relativa AB puede calcularse como el valor medio de AB a la temperatura de
ebullición de A y de B, a la presión de 1 at.
- Parámetros de la ecuación de Antoine
ln
AB AB ( t A )
AB ( t B )
bi
ai
T c
0
Pi ,
0
Pi
i
kPa; T K i ai bi ci
Etanol (A) 16,1952 3423,53 -55,7152
Propanol (B) 15,2175 3008,31 -86,4909
PROBLEMA 5*. El calderín de una columna de destilación de laboratorio se carga con 10 kmol de
una mezcla acuosa de metanol cuya composición es de 0,40 fracción molar. El poder separador de la
columna es equivalente a 2 platos teóricos y se pretende obtener como destilado un producto de
destilación constante de 0,85 fracción molar, dando por terminada la destilación cuando la
composición en el calderín sea 0,08 fracción molar. El caudal de vapor producido en el calderín es de
25 moles/h.
(a) Determinar el tiempo transcurrido en la operación.
(b) Determinar la cantidad de producto destilado.
(c) Graficar la relación de reflujo en función del tiempo entre el principio y fin de la
operación.
(d) Calcular la cantidad de calor suministrado al calderín.
Los problemas marcados con un asterisco (*) deberán:
- Llevarse resueltos a la clase de problemas.
- Presentarse resueltos en la carpeta de Trabajo Prácticos de cada
alumno, al finalizar la asignatura.
Sitio web: http://www.herrera.unt.edu.ar/operacionesunitarias2y3
Problemas de Operaciones Unitarias II – 2012 - Ingeniería Química 2