_Ejercicio 1_Destilacion

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Armenta Domínguez Andres 
3IV72 
2.- Se han obtenido los siguientes datos de rendimiento para una torre de destilación que 
separa una mezcla de 50/50 por ciento en peso de metanol y agua: 
Velocidad de alimentación = 4539 libras / h, condición de alimentación = líquido en punto de 
burbuja a la presión de la plato de alimentación, % en peso de metanol en destilado = 95.04 y% 
en peso de metanol en el fondo = 5.3 % 
Relación de ebullición V’/ W = 1.857; Presión en el tambor de reflujo = 14,7 psia 
Tipo condensador = total; Tipo rehervidor = parcial 
Caída de presión del condensador = 0,0 psi; Caída de presión de la torre = 0,8 psi 
Platos encima del plato de alimentación = 5; platos debajo del plato de alimentación = 6 
Total, de plato = 12 
Temperatura de la bandeja superior = 154 ° F; Temperatura de la bandeja inferior = 207 ° F 
Basado en los datos anteriores: 
a) Determine la eficiencia general de la columna a partir de los datos, asumiendo que el 
hervidor es el equivalente a una etapa teórica. 
b) Estime el calor del hervidor. 
c) Calcule la masa de vapor en libras / h si el calor de vaporización es 958.4 BTU / libra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Liquido subenfriado 1<q 
Liquido saturado q=1 
Mezcla liquido + vapor 0<q<1 
Vapor saturado q=0 
Vapor sobrecalentado q<0 
Balance: 
Composiciones de alimentación: 
𝑥𝐹𝑖 =
0.5
32
0.5
32 +
0.5
18
= 0.36 
𝑥𝐹𝑗 = 1 − 𝑥𝐹𝑖 = 1 − 0.36 = 0.64 
Composiciones del destilado: 
C-2 
Pop=14.7 psia=1 atm 
NPR=12 
V’/ W = 1.857 
Metanol (i) 
Agua (j) 
x’Fi=0.50 
x’Fj=0.50 
F’=4539 lb/hr 
 
X’Di=0.9504 
 
Liquido saturado. 
q=1 
Para el rehervidor: 
Mvap=? 
λVap=958.4 BTU/lb 
 
X’Wi=0.053 
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𝑥𝐷𝑖 =
0.9504
32
0.9504
32
+
1 − 0.9504
18
= 0.915 
𝑥𝐷𝑗 = 1 − 0.915 = 0.084 
Para el fondo: 
𝑥𝑊𝑖 =
0.053
32
0.053
32
+
1 − 0.053
18
= 0.03 
𝑥𝑊𝑗 = 1 − 0.03 = 0.97 
Peso molecular de la alimentación: 
𝑃𝑀𝐹 = (32
𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙
) (0.36) + (18
𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙
) (0.64) = 23.04
𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙
 
𝐹 =
𝐹′
𝑃𝑀𝐹
=
4539
lb
hr
(
1𝑘𝑔
2.2 𝑙𝑏
)
23.04
𝑘𝑔
𝑘𝑚𝑜𝑙
= 89.54
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
 
Balance general: 
𝐹 = 𝐷 + 𝑊 
89.54
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
= 𝐷 + 𝑊 → 1 
Balance por componente: 
𝐹𝑥𝐹𝑖 = 𝐷𝑥𝐷𝑖 + 𝑊𝑥𝑊𝑖 
(89.54
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
) (0.36) = 0.915𝐷 + 0.03𝑊 → 2 
𝐷 = 33.38
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
 
𝑊 = 56.15
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
 
 
 
 
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Curva de equilibrio: 
 
Relación de boulip: 
𝑉′
𝑊
= 1.857 
𝑉′ = 1.857𝑊 = (1.857) (56.15
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
) = 104.27
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
 
Balance en el fondo de la columna: 
𝐿′ = 𝑉′ + 𝑊 = 104.27
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
+ 56.15
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
= 160.42
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
 
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LOZA: 
𝑦 =
𝐿′
𝑉′
𝑥 −
𝑊
𝑉′
𝑥𝑊 
𝑦 =
160.42
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
104.27
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
𝑥 − (
56.15
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
104.27
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
) 0.03 
𝑦 = 1.5385𝑥 − 0.016 
Suponer y=1 
1 = 1.5385𝑥 − 0.016 
𝑥 = 0.66 
P(0.66,1) 
De la grafía: 
𝑁𝐸𝑇 = 6 
𝑁𝑃𝑇 = 𝑁𝐸𝑇 − 1 = 6 − 1 = 5 
Eficiencia de la columna: 
𝐸𝑓𝑐 =
𝑁𝑃𝑇
𝑁𝑃𝑅
× 100 =
5
12
× 100 = 41.66 % 
Calor del hervidor: 
𝑄𝐻 = 𝐷ℎ𝐷 + 𝑊ℎ𝑊 + 𝑄𝐶 − 𝐹ℎ𝐹 
ℎ𝐷 = 𝐶𝑝𝐷(𝑇𝐷 − 𝑇𝑅) 
ℎ𝑊 = 𝐶𝑝𝑊(𝑇𝑊 − 𝑇𝑅) 
𝑄𝐶 = 𝐷(𝑅𝑜𝑝 + 1)𝜆𝐷 
ℎ𝐹 = 𝐶𝑝𝐹(𝑇𝐹 − 𝑇𝑅) 
𝑇𝐷 = 154°𝐹 = 67.7°𝐶 
𝑇𝑊 = 207°𝐹 = 97.22 °𝐶 
𝐶𝑝𝐷 = (19.48
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (0.915) + (18
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (1 − 0.915) = 19.35
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
 
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𝐶𝑝𝑊 = (19.48
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (0.03) + (18
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (1 − 0.03) = 18.04
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
 
𝐶𝑝𝐹 = (19.48
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (0.36) + (18
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (1 − 0.36) = 18.53
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
 
 
 
𝑇𝐹 = 81.5 °𝐶 
ℎ𝐷 = (19.35
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (67.7°𝐶 − 0) = 1310
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
 
ℎ𝑊 = (18.04
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (97.22°𝐶 − 0) = 1753.85
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
 
ℎ𝐹 = (18.53
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙°𝐶
) (81.5 °𝐶 − 0) = 1510.2
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
 
𝑄𝐶 = 𝐷(𝑅𝑜𝑝 + 1)𝜆𝐷 
𝑏𝑜𝑝 =
𝑥𝐷
𝑅𝑜𝑝 + 1
 
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𝑏𝑜𝑝 = 0.29 
0.29 =
0.915
𝑅𝑜𝑝 + 1
 
𝑅𝑜𝑝 = 2.15 
𝜆𝐷 = (7579.52
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
) (0.915) + (9741.24
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
) (1 − 0.915) = 7763.27
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
 
𝑄𝐶 = (33.38
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
) (2.15 + 1) (7763.27
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
) = 816285
𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ𝑟
 
𝑄𝐻 = (33.38
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
) (1310
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
) + (56.15
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
) (1753.85
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
) + 816285
𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ𝑟
− (89.54
𝑘𝑚𝑜𝑙
ℎ𝑟
) (1510.2
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑘𝑚𝑜𝑙
) = 823268
𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ𝑟
 
Masa de vapor del hervidor: 
𝑀𝑣𝑎𝑝 =
𝑄𝐻
𝜆𝑣𝑎𝑝
=
823268
𝑘𝑐𝑎𝑙
ℎ𝑟
958.4
BTU
lb
(
0.2521 𝑘𝑐𝑎𝑙
1 𝐵𝑇𝑈 )
= 3407.38
𝐿𝑏
ℎ𝑟