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Universidad Tecnológica de Bolívar Facultad de Ingeniería Programa de Ingeniería Química Transferencia de Masa I Profesora: Mary Judith Arias Primer Examen Parcial – Segunda Parte (15%) 6 de Septiembre de 2021 Realizar el ejercicio 6.9 de la Sección 6.3 del Libro SEPARATION PROCESS PRINCIPLES: with Applications Using Process Simulators, FOURTH EDITION (J. D. Seader, Ernest J. Henley, D. Keith Roper). Para el desarrollo del ejercicio, tenga en cuenta las siguientes recomendaciones:
- Se debe presentar en formato Word, totalmente organizado con sus respectivas gráficas y análisis de las mismas.
- Responder cada una de las preguntas en el orden descrito.
- Mostrar claramente las ecuaciones utilizadas en cada uno de los casos, mostrando el paso a paso del desarrollo.
- El desarrollo del ejercicio es INIVIDUAL 5. Debe entregarlo el martes 7 de Septiembre de 2021 hasta las 12 :00 m, UNICAMENTE por la Plataforma SAVIO. NO RECIBIRÉ NINGUN DOCUMENTO FUERA DE LA HORA ESTABLECIDA NI POR CORREO ELECTRONICO.
Los datos adicionales son: MW de aceite 200, MW de benceno 78 y MW de gas
- Los datos de equilibrio del benceno se proporcionan en la siguiente tabla: Usamos ~ para denotar el flujo puro en el stripper. Calcule la: (a) la relación molar entre el aceite libre de B y el gas libre de B en el absorbedor. Haremos el análisis y los cálculos con base al absorbedor únicamente. 𝑅𝐴𝐺,𝑆𝑖𝑛 𝐵 = 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐴𝑐𝑒𝑖𝑡𝑒 𝑝𝑢𝑟𝑜 sin 𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜 𝑀𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐺𝑎𝑠 𝑝𝑢𝑟𝑜 sin 𝑏𝑒𝑛𝑐𝑒𝑛𝑜 ( (^) 𝑌 2 ) (^) = 0. 10 𝑌 1 = 0. 006 Si realizamos un balance de masa solo para el benceno en el absorbedor, obtenemos: Soluto perdido por el gas. 𝐺(𝑌 1 − 𝑌 2 ) Soluto ganado por el líquido. 𝐿(𝑋 1 − 𝑋 2 ) Balance de soluto 𝐺 1 𝑌 1 − 𝐺 2 𝑌 2 = 𝐿 1 𝑋 1 − 𝐿 2 𝑋 2 Como sabemos que en la corriente de salida de gas se habrá absorbido el 90 de benceno, entonces 𝐺 2 = 0. 10 𝐺 1 𝐺 1 𝑌 1 − 0. 10 𝐺 1 𝑌 2 = 𝐿 1 𝑋 1 − 𝐿 2 𝑋 2 𝐺(𝑌 1 − 0. 10 𝑌 2 ) = 𝐿(𝑋 1 − 𝑋 2 ) Como el balance es en un componente podemos tomar las corrientes individuales como una que, multiplicado con la relación mol en base
libre de soluto para el benceno, nos da una corriente solo para benceno. Las relaciones de mol en base libre de soluto están definidas como: 𝑌 =
Los flujos molares están definidos como: 𝐺 =
Si queremos hallar la relación que nos pide el inciso a, despejamos en el balance molar. Como queremos que quede moles de aceite sobre moles de gas hacemos la división como: 𝐿 𝐺
Y reemplazamos los datos que ya tenemos. 𝐿 𝐺
(b) el número de platos teóricos para el absorbedor el ejercicio nos proporciona los datos de equilibrio para el absorbedor en función de la relación mol. Así que procedemos a hallar nuestro objetivo con el método grafico.
Tomamos como base calculo 1 hora. Asumiendo que en el flujo de gas de entrada no hay benceno, tenemos. 𝑳~ 𝐆~ = 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒅𝒆 𝒂𝒄𝒆𝒊𝒕𝒆 𝒑𝒖𝒓𝒐 𝒇𝒍𝒖𝒋𝒐 𝒅𝒆 𝒈𝒂𝒔 𝒑𝒖𝒓𝒐 = 𝟐 Para una columna de absorción infinitamente larga, teóricamente se necesita que la línea de operación toque en un solo punto la curva de equilibrio. Realizamos un balance de materia para el benceno. 𝑳~ 𝐆~ =
Podemos aplicar una recta tangente a la curva de equilibrio, teóricamente hablando, esta solo toca en un punto, ese punto nos ayudará a calcular el flujo mínimo que necesitemos. STRIPPER 110 0 C 𝑳~ 𝐆~ = 𝟐 G2= ¿? Y2= 0 mol B/mol de gas L2= 1 mol aceite /h X2= 0.19 mol B/mol de Aceite puro L1= X 1 = 0.01 mol B/mol de Aceite puro G1= Y1=
Nuestro programa nos establece una tangente que corta en una coordenada de aproximadamente 𝑌 0 = 0 , 21
𝑳~ 𝐆~ =
En términos del flujo de gas obtenemos 𝐆~ 𝑳~ = 𝟏 𝟑 = 𝟎. 𝟑𝟑𝟑 𝐆~ 𝑳~ = 𝟎. 𝟑𝟑𝟑 → 𝐆~ = 𝟎. 𝟑𝟑𝟑𝑳~ = 𝟎. 𝟑𝟑 𝒎𝒐𝒍 𝒈𝒂𝒔
