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H2SO4: 80% H20: 16% Inertes: 4%
A
B
H2SO4: 40% HNO3: 27% H20: 31% Inertes: 2% HNO3: 80% H20: 20% S H2SO4: 30%^ 2000 kg/h HNO3: 10% H20: 60%
C
H2SO4: 10% HNO3: 10% H20: 72% Inertes: 8%
D
EJERCICIO 1
En una planta se mezclan cuatro corrientes de proceso para dar una corriente única de 2000 kg/h. Las composiciones de las cuatro corrientes de entrada y la corriente de salida se muestran en la tabla siguiente: Inciso b: Se utilizan 2 kg de la corriente 1 por 1 kg de la corriente 3 y 3 kg de la corriente 2 por 1 kg de la corriente 4, para dar la misma mezcla de salida. Solución: Diagrama de flujo MEZCLADOR
Análisis de los grados de libertad NVI NEB NCE NFE NR GL 16 -4 -11 -1 -2 - Como el grado de libertad es -2, entonces el problema está sobreespecificado, por lo tanto, se debe resolver teniendo en cuenta que hay 2 datos de más. Relaciones: A C
→ A = 2 C
B
D
→ B = 3 D
Resolvemos el problema sin tener en cuenta las relaciones, además de que se trabajará en 1 hora de operación. Balance general: A + B + C + D = S A + B + C + D = 2000 … ( 1 ) Balance por componentes:
- Acido sulfúrico (H2SO4) 0,8 A +0,3 C +0,1 D =0,4 S 0,8 A +0,3 C +0,1 D = 800 … ( 2 )
- Acido nítrico (HNO3) 0,8 B +0,1 C +0,1 D =0,27 S 0,8 B +0,1 C +0,1 D = 540 … ( 3 )
- Agua (H20) 0,16 A +0,2 B +0,6 C +0,72 D =0,31 S 0,16 A +0,2 B +0,6 C + 0,72 D = 620 … ( 4 )
- Inertes
0,8 ( 2 C ) +0,3 C + 0,1 D = 800
1,9 C +0,1 D = 800 … ( 6 )
Resolvemos el sistema de ecuaciones de (5) y (6): 3 C + 4 D = 2000 1,9 C +0,1 D = 800 C =410,96 kg D =191,78 kg Hallamos las masas A y B: A = 2 C A = 2 ( 410,96) A =821,92 kg B = 3 D B = 3 (191,78) B =575,34 kg Tenemos: A =821,92 kg / h B =575,34 kg / h C =410,96 kg / h D =191,78 kg / h Calculamos las proporciones con respecto a la corriente de salida: A S
x 100 =41,1 % B S
x 100 =28,77 % C S
x 100 =20,55 % D S
x 100 =9,59 %
B
Benceno: 95% molar Tolueno: 5% Gs=0. Benceno: x Tolueno: y 2000 L/h C
A
Benceno: 45% masa Tolueno: 55%
EJERCICIO 2
Una mezcla liquida conteniendo 45% (en masa) de benceno y 55% de tolueno se alimenta a una columna de destilación. La corriente de producto que sale por la parte superior de la columna (producto ligero) contiene 95% molar de benceno y la corriente del producto que sale por la parte inferior contiene 8% del benceno alimentado a la columna. La velocidad de flujo volumétrico de la corriente de alimentación es de 2000 L/h con una gravedad especifica de 0.872. En base a esta información: a. Muestre el diagrama de flujo con equipo del proceso. b. Realice su análisis de grado de libertad. c. Determine la velocidad de flujo masico de la corriente del producto ligero. d. Cuantifique la velocidad del flujo masico y su composición (fracción másica) de la corriente del producto que sale por la parte inferior. Solución: Diagrama de flujo
D
Benceno en C = 8 % del benceno en A Benceno en A =0,45 ( 1744 )=784,8 kg Benceno en C =0,08 ( 784,8)=62,784 kg Se trabajará con 1 hora de operación Balance general A = B + C 1744 = B + C Balance por componentes
- Benceno 0,45 A =0,9416 B + xC 0,45( 1744 )=0.9416 B +
C
C
784,8=0,9416 B +62,
B =766,797 kg
- Tolueno C = A − B = 1744 −766,797=977,203 kg 0,55 A =0,0584 B + yC 0,55( 1744 )=0.0584 (766,797)+ y (977,203) 914,419= y ( 977,203) y =0,936=93,6 % Entonces: x = 1 −0,936=0,064=6,4 % RESULTADOS
Velocidad de flujo masico de la corriente del producto ligero (B) 766,797 kg/h Velocidad de flujo masico de la corriente del producto de salida (C) 977,203 kg/h Composiciones másicas de la corriente del producto de salida C Benceno (x) 6,4% Tolueno (y) 93,6%
