1. Frecuentem Frecuentemente ente se utiliza utiliza un método método de purificació purificación n de gases que consis consiste te en la absorción absorción selecti selectiva va de los compon component entes es indese indeseab ables les del gas, gas, en un medio medio líquid líquidoo especí específic ficam amente ente selecc seleccion ionado ado.. Posteriormente se regenera al medio líquido mediante un tratamiento químico o térmico para liberar al material absorbido. En una instal instalaci ación ón partic particula ularr se alimen alimentan tan tempor temporalm alment entee 100 10000 moles moles! ! a un sistem sistemaa de purificación "dise#ado para eliminar compuestos de azufre$, cu%a capacidad de dise#o es de &'0 moles!. (omo el sistema de absorción simplemente puede mane)ar &' * de este flu)o, se propone derivar una corriente con el e+ceso, de manera que la concentración de '- en la salida del sistema de absorción se reduzca lo suficiente para que la corriente mezclada de salida contenga nicamente 1 * de '- % 0./ * de (- en base molar. (alcule todos los flu)os del sistema. a corriente de alimentación consiste "en base molar$ de 12 * de ( ', 2 * de '- % 1.31 * de (-4 el resto es (3.
5elaciones6 R 1: 0.82 N 1 = N3 R 2: Restricciones del Divisor: R D = (2 – 1) (4 – 1) = 3
(7(8-6 9alances en el Proceso :lobal6 Total: 1000 = N 4 + N6 !2: 0.1" # 1000 = $ 6!2 # N
%2&: 0.0" # 1000 = $ 4%2& # N4 + 0.01 # N6 !&: 0.0141 # 1000 = (1 – $ 4%2&) # N4 + 0.003 # N 6 Resolviendo el siste'a de ecaciones:
;3 < 21.==/
;> < ?3&.''>
+3'- < 0.=&'> +>(' < 0.12&1
o'ro*ando los resltados en el *alance de % 4: (1 – 0.1" – 0.0" – 0.0141) # 1000 = (1 – 0.01 – 0.003 – 0.1"81) # 48.226 ,8". = ,8".8 De R 1: 0.82 # 1000 = N 3 N3 = 820
9alances en el @ivisor6 Total: 1000 = 820 + N 2 N2 = 180
9alances en la Aorre de Bbsorción6 Total: 820 = "1.,,3 + N " !2: 0.1" # 820 = $ "!2 # N" %2&: 0.0" # 820 = 0.,826 # "1.,,3 + $ "%2& # N" !&: 0.0141 # 820 = (1 – 0.,826) # "1.,,3 + $ "!& # N" Resolviendo el siste'a:
;2 < =>&.''> +2 (' < 0.1>0 +2 '- < 0.000>'= + 2 (- < 0.000/?? o'ro*ando en el *alance de % 4: (1 – 0.1" – 0.0" – 0.0141) # 820 = (1 – 0.160 – 0.00062, – 0.0003) # ,68.226 644.438 = 644."21 o'ro*ando los resltados en el -eclador: Total: N" + N2 = N6 ,68.226 + 180 = 48.226 48.226 = 48.226
'. El flu)o de alimentación a una unidad que consiste en dos columnas contiene /0* de benceno "9$, 22 * de tolueno "A$ % 12* de +ileno "C$. -e analiza el vapor de destilado de la primera columna % se encuentra que contiene ?3.3 * de 9, 3.23 * de A % 1.0> * de C. os fondos de la primera columna se alimentan a la segunda columna. En esta segunda columna, se planea que el ?' * del A original cargado a la unidad, se recupere en la corriente de destilado, % que el A constitu%a el ?3.> * de la corriente -e planea ademDs que el ?'.> * de C cargado a la unidad se recupere en los fondos de esta columna % que el C constitu%a el ==.> * de dic!a corriente. -i se cumplen estas condiciones, calcule6 a. El anDlisis de todas las corrientes que salen de la unidad. b. a recuperación porcentual de benceno en la corriente de destilado de la primera columna.
5elaciones6 R 1: 0.2 # 0."" / 1 = 0.46 /4 R 2: 0.26 # 0.1" / 1 = 0.,,6 /"
(7(8-6 9alances :lobales6 9ase de cDlculo6 -ea F 1 < 10000 Toleno e entra: T /1 = 10000 # 0."" = ""00 De R 1: 0.46 / 4 = 0.2 # ""00 /4 = "348.84 ileno e entra: /1 = 10000 # 0.1" = 1"00 De R 2: 0.26 # 1"00 = 0.,,6 / " /" = 1,8."
Del *alance total: /1 = /2 + /4 + /" /2 = ( 10000 – "348.84 – 1,8." ) /2 = 2861.21 alance de $ileno: 1/1 = 2/2 + 4/4 + "/" 0.1" # 10000 = 0.0106 # 2861.21 + 4("348.84) + 0.,,6 # 1,8." 4 = 0.01"1 or di5erencia 4 74 =
0.038
alance de toleno: 1T/1 = 2T/2 + 4T/4 + "T/" 0."" # 10000 = 0.04"4 # 2861.21 + 0.46 # "348.84 + "T (1,8.") "T = 0.1,31 or di5erencia " 7" = 0.0"08 Ree'laando los resltados en el *alance (deendiente) de *enceno de*e c'lirse e: 1 /1 = 2 /2 + 4 /4 + " /" 0.3 # 10000 = 0.44 # 2861.21 + 0.038 # "348.84 + 0.0"08 # 1,8."+3000 = 2.816 Del *alance total: /1 = /2 + /4 + /" /2 = ( 10000 – "348.84 – 1,8." ) /2 = 2861.21 alance de $ileno: 1 /1 = 2 /2 + 4 /4 + " /" 0.1" # 10000 = 0.0106 # 2861.21 + 4 ("348.84) + 0.,,6 # 1,8." 4 = 0.01"1 or di5erencia 4 = 0.038 alance de toleno: 1T /1 = 2T /2 + 4T /4 + "T /" 0."" # 10000 = 0.04"4 # 2861.21 + 0.46 # "348.84 + "T (1,8.") "T = 0.1,31 or di5erencia " = 0.0"08 Ree'laando los resltados en el *alance (deendiente) de *enceno de*e c'lirse e: 1 /1 = 2 /2 + 4 /4 + " /" 0.3 # 10000 = 0.44 # 2861.21 + 0.038 # "348.84 + 0.0"08 # 1,8." 3000 = 2.816
alances en la nidad 9: Total: /1 = /2 + /3 /3 = 10000 – 2861.21
(1)
enceno: 1 /1 = 2 /2 + 3 /3 3000 = 0.44 # 2861.21 + 3 /3
(2)
Toleno: 1 /1 = 2 /2 + 3 /3 0."" # 10000 = 0.04"4 # 2861.21 + 3T /3 Resolviendo las ecaciones (1) (2) (3):
F/ < =1/&.=?
/9 < 0.031?
(3)
/A < 0.=2''
or di5erencia 3 = 0.20" ;a solci
9alances :lobales6 De R 1: De R 2: Total: ileno: Toleno:
0.46 /4 = 0.2 # 0."" / 1 0.26 # 0.1" /1 = 0.,,6 /" /1 = /2 + /4 + /" 1 /1 = 2 /2 + 4 /4 + " /" 1T /1 = 2T /2 + 4T /4 + "T /"
(1) (2) (3) (4) (")
9alances en la 8nidad 6 Total: /1 = /2 + /3 (6) enceno: 1 /1 = 2 /2 + 3 /3 (,) Toleno: 1 /1 = 2 /2 + 3 /3 (8) l resolver el siste'a de ecaciones se encentra e:
F3 < 2/3&.&3 F2 < 1=&?.?2 F' < '&>1.'1 3C < 0.0120& 2A < 0.1=/'3> F/ < =1/&.=? /9 < 0.031&&> /A < 0.=2''3/ b. 5ecuperación porcentual de benceno en la corriente de destilado de la primera columna.
/. 8na lec!ada compuesta de un precipitado de Ai' en una solución de agua salada se va a lavar en tres etapas, como lo muestra la figura. -i la lec!ada de alimentación consiste en 1000 lbm! de '0* de Ai', /0* de sal % el resto de agua, calcule la alimentación de agua de lavado a cada etapa. -upóngase que6 a. El &0* de la sal alimentada a cada etapa sale con la solución de desperdicio. b. -e operan las etapas de manera que la lec!ada de salida contenga una tercera parte de sólidos. c. En cada etapa, la concentración de sal en su solución de desperdicio es la misma que la concentración de agua acarreada con la lec!ada de salida de cada etapa.
5elaciones6 R 1: (0.8) # 1sal # /1 = 8sal # /8 R 2: (0.8) # sal # / = ,sal # /, R 3: (0.8) # 10sal # /10 = 6sal # /6 R 4: Ti!2 = 1>3 R ": 10Ti!2 = 1>3 R 6: "Ti!2 = 1>3 R ,: 8sal = sal R 8: ,sal = 10sal R : 6sal = "sal ;as relaciones R 4 R " R 6 se colocan co'o co'osiciones conocidas en el dia?ra'a se descartados co'o Relaciones
(7(8-6 9alances en la Etapa 6 Ti!2: (0.2) 1000 = (1>3) / &al: (0.3) 1000 = sal / + 8sal /8 R 1: 0.8 # 0.3 # 1000 = 8sal /8 R ,: 8sal = sal Resolviendo:
F? < >00 F& < '300 &sal < ?sal < 0.1 Total: 1000 + / 2%2! = / + /8/2%2! = 2000 o'ro*ando los resltados en el *alance de a?a: (1 – 0.2 – 0.3) 1000 + / 2%2! = (1 – 1>3 – sal) / + (1 – 8sal) /8 (0.") 1000 + 2000 = (1 – 1>3 – 0.1) 600 + (1 – 0.1) 2400 2"00 = 2"00
9alances en la Etapa 6 Ti!2: (1>3) 600 = (1>3) / 10 &al: (0.1) 600 = 10sal /10 + ,sal /, R 2: 0.8 # 0.1 # 600 = ,sal /, R 8: ,sal = 10sal
(1) (2) (3) (4)
Resolviendo las ecaciones (1) a (4) se encentra e:
F10 < >00 F= < '300 =sal < 10sal < 0.0' Total: 600 + / 3%2! = /, + /10/3%2! = 2400 o'ro*ando los resltados en el *alance de a?a: (1 – 1>3 – sal) 1000 + / 3%2! = (1 – 1>3 – 10sal) /10 + (1 – ,sal) /, (1 – 1>3 – 0.1) 600 + 2400 = (1 – 1>3 – 0.02) 600 + (1 – 0.02) 2400 2,40 = 2,40 alances en la @taa 999: Ti!2: (1>3) 600 = (1>3) / " /" = 600 &al: (0.02) 600 = "sal # "00 + 6sal /6 (") R 3: 0.8 # 0.02 # 600 = 6sal /6 (6) 6sal /6 = .6 R : 6sal = "sal (,) Resolviendo las ecaciones (") a (,):
F> < '300 2sal < 0.003 >sal < 0.003 Total: / 10 + /4%2! = /" + /6/4%2! = ( 600 + 2400 – 600 )
/4%2! = 2400 o'ro*ando los resltados en el *alance de a?a: (1 – 1>3 – 10sal) /10 + /4%2! = (1 – 1>3 – "sal) /" + (1 – 6sal) /6 (1 – 1>3 – 0.02) 600 + 2400 = (1 – 1>3 – 0.004) 600 + (1 – 0.004) 2400 2,88 = 2,88 o'ro*aci
9alances en :lobales6 Ti!2: 1Ti!2 /1 = "Ti!2 /" 1000 (0.2) = 600 (1>3) 200 = 200 &al: 1sal /1 = 8sal /8 + ,sal /, + 6sal /6 + "sal /" (0.3) 1000 = (0.1) 2400 + (0.02) 2400 + (0.004) 2400 + (0.004) 600 300 = 300 Total: /1 + /2%2! + /3%2! + /4%2! = /8 + /, + /6 + /" 1000 + 2000 + 2400 + 2400 = 2400 + 2400 + 2400 + 600 ,800 = ,800
