Serie N3 Destilación

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Universidad Tecnológica Nacional Operaciones Unitarias II 
 Facultad Regional Resistencia Ingeniería Química 
 
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Serie N°3: Destilación 
 
 
Destilación flash 
 
1) Una mezcla liquida que contiene 50% mol de n-heptano y 50% mol de n-octano a 30 ºC, se va a evaporar 
instantánea y continuamente a 1 atm. De acuerdo al siguiente esquema 
 
 
 
 
 
Para evaporar 60 % mol de la mezcla, determinar la composición del vapor y del líquido y la temperatura en el 
separador. Los datos de equilibrio se presentan a continuación: 
Punto ebullición n-heptano a 1 atm: 98.4 ºC 
Punto ebullición n-octano a 1 atm: 125.6 ºC 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2) Una mezcla de acetona – agua que contiene 60% mol de acetona es separada por destilación a presión 
atmosférica en 2 etapas. La mitad de la mezcla es vaporizada en la primera etapa y el líquido remanente pasa a 
la segunda etapa donde la temperatura se eleva a 80 ºC. 
Determinar: 
a)- la temperatura en la primera etapa. 
b)- la cantidad vaporizada en la segunda. 
c)- la composición del líquido en cada etapa. 
 
Los datos de equilibrio se presentan a continuación: 
 
 
 
 
 
Destilación diferencial o abierta 
 
3) Una mezcla de 100 moles que contiene 50 % mol de n-pentano y 50% mol de n-heptano se destila en 
condiciones deferenciales a 103.3 kPa hasta obtener 40 moles. ¿Cuál es la composición promedio del total del 
vapor destilado y la del líquido remanente? Los daros de equilibrio son los siguientes, donde x e y son 
fracciones mol de n-pentano. 
 
 
 
 
 
 
T ºC Pa mmHg Pb mmHg x y α 
98.4 760 333 1.0 1.0 2.28 
105 940 417 0.655 0.810 2.25 
110 1050 484 0.487 0.674 2.17 
115 1200 561 0.312 0.492 2.14 
120 1350 650 0.1571 0.279 2.08 
125.6 1540 760 0 0 2.02 
Temperatura ºC 100 88.2 80.0 75.2 71.9 69.4 67.6 66.2 65.2 64.3 63.4 
% acetona en líquido 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 
% acetona en vapor 0 62.6 78.4 84.2 87.6 89.8 91.0 91.8 92.5 93.0 93.3 
X 1 0.867 0.594 0.398 0.254 0.145 0.059 0 
Y 1 0.984 0.925 0.836 0.701 0.521 0.271 0 
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4) Una mezcla posee la siguiente composición en fracción molar: 0,38 n-hexano, 0,42 n-heptano y 0,20 n-
octano. Por destilación flash a 1 atm se logra evaporar el 62,5% de la alimentación. Se desea determinar: 
a) La temperatura de operación en el separador 
b) La composición de la fracción vaporizada. 
c) La composición de líquido residual. 
Para hallar las constantes de equilibrio de los distintos componentes utilizar el nomograma para altas 
Temperaturas del apéndice del Mc Cabe. 
 
Rectificación 
 
5) Una mezcla de 35 % en moles A y 65 % de moles de B, se separa en una columna de destilación continua. 
La fracción molar de A en el destilado es de 0,93 y el 96 % de A está en el destilado. La alimentación es liquido 
– vapor. La volatilidad relativa de A en B (AB) es 2. Utilizar los conceptos de volatilidad relativa para obtener 
los datos de equilibrio. 
Calcular: 
- Reflujo mínimo. 
- Si la relación de reflujo utilizada es de 4, cuántas etapas de equilibrio son necesarias para esta separación? 
- En que plato se encuentra la Alimentación? 
 
6) Se desea separar una mezcla líquida de benceno−tolueno en una torre fraccionadora que opera a 101300 Pa 
de presión. La alimentación de 100 Kmol/h es líquida y contiene 45% mol de benceno y 55 % mol de tolueno, 
ingresando a una temperatura de 54.6 °C. El destilado deberá contener 95% de benceno y 5% de tolueno y el 
producto de fondo 10% de benceno y 90 % de tolueno. La relación de reflujo es 4:1 
 
Datos de equilibrio 
Ts X Y EM 
80,1 1,000 1,000 0,66 
85 0,780 0,900 0,68 
90 0,581 0,777 0,71 
95 0,411 0,632 0,70 
100 0,258 0,456 0,66 
105 0,130 0,261 0,61 
110,6 0,000 0,000 0,52 
 
Capacidad calorífica promedio de la alimentación de 159 KJ/Kmol ºC 
Calor latente de vaporización promedio 32099 KJ/Kmol. 
 
- Determinar: 
a. Las corrientes de destilado y fondo. 
b. El número de platos teóricos. 
c. La posición del plato de alimentación. 
d. El numero de platos reales si la eficiencia de la torre es Eo=0,675. 
e. El numero de platos reales si la eficiencia de Murphee (EM) puede relacionarse con los valores de la tabla. 
 
 
7) Una solución metanol(A)- agua(B) de composición 50% p/p de metanol, se somete a rectificación continua. 
La corriente de ingreso consiste en 7,5 tn/h de solución que ingresan a la temperatura de saturación (p.b). Como 
producto de cabeza se desea obtener una corriente que contenga 95 % de metanol p/p y una corriente de fondos 
con 1% de metanol p/p. El vapor de cabeza se condensa totalmente hasta un líquido y el reflujo retorna a la 
columna a la temperatura de burbuja. El producto destilado se enfriará por separado para su almacenamiento. La 
relación d reflujo a utilizar será de 1.5 Rmín. Determinar: 
a) El número mínimo de etapas teóricas. 
b) La relación de reflujo mínima. 
c) Las corrientes de cabeza y fondo para las condiciones operativas. 
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d) El número real de etapas teóricas. 
e) Las cantidades de calor transferidas en reboiler y el condensador para la condición mínima. 
f) Las cantidades de calor transferidas en el reboiler y el condensador para la condición 
operativa. 
 
Los datos de equilibrio se consignan a continuación: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
T Y Hl f(x) 
KJ/Kmol 
Hv f(y) 
KJ/Kmol 
0.0 0.0 7300 47000 
0.1 0.42 5500 46000 
0.2 0.58 4500 44800 
0.3 0.66 4300 43000 
0.4 0.73 4000 42900 
0.5 0.78 4100 42100 
0.6 0.82 4000 41600 
0.7 0.87 4200 41000 
0.8 0.91 4500 40000 
0.9 0.96 4700 39000 
1.00 1.00 4800 38000 
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Ejercicios Complementariosdestilación 
 
 
1. Se diseñará una columna de fraccionamiento continuo, operando a presión 
atmosférica, para separar una mezcla que contiene 15,67 % CS2 y 84,33 % CCl4 
en un producto que contenga el 91 % CS2 y 97,3% de CCl4 todos los porcentajes 
son relación p/p. La eficiencia de los platos es del 70 % y se utiliza un reflujo de 
3.16 kmol / kmol de producto. Con los siguientes datos, determinar el número de 
etapas mínimo, el número de etapas teóricas y prácticas. 
- La alimentación entra a 290 K 
- cp = 1,7 kJ / kgK 
- peb = 336 K. 
- El calor latente de CS2 y CCl4 son 25,9 kJ / kmol. 
Rta: 
- NT= 9 
- NR=13 
 
 
2. Con la información del problema Nº6 de la Serie Nº3 y Considerando que la curvas de entalpía vapor líquido 
corresponden a una solución de comportamiento ideal, resolver el problema aplicando el método de McCabe-Thiele. 
Datos: 
Calor latente vaporización a la temperatura de pto de burbuja alimentación: Metanol = 1046.7 kJ/Kg, Agua=2284KJ/Kg. 
Calores específicos: Metanol = 2,721 KJ/Kg°K , Agua = 2.284 KJ/Kg°K, Solución = 3.852 KJ/Kg°K. 
Determinar: 
a) Corrientes de cabeza y fondo 
b) La relación de reflujo mínima 
c) Numero de platos teóricos 
d) La posición del plato de alimentación. 
Rta: a) D= 2,94ton/h 
 F= 2,91ton/h 
 b) Rmin= 0,61 
 c) NT= 9 
 d) Alimentación en Plato Nº5 
 
Destilación de multicomponentes 
3. Una corriente líquida de composición 1.36% C3H8 , 14.33% i -C4H10 , 16.37 % n -C4H10, 15.66% i –C5H12, 17.88 % n 
–C5H12 y 34.40 % n –C6H14, se someterá a destilación para obtener un producto de cabeza que contenga el 95 % del n- 
C4H10 alimentado y un producto de fondos que contenga el 98 % de los moles alimentados de i –C5H12. Si la columna opera 
a 1.70 atm. Determinar: 
 a) el mínimo número de platos para lograr la separación. 
 b) la composición más probable del destilado y el fondo, 
c) el reflujo mínimo, d) el reflujo operativo y el número actual de etapas si Sm/S = 0.2 a 0.7 
 e) la ubicación del plato de alimentación 
% moles de CS2 
en el vapor 
% moles de CS2 
en el liquido 
0 0 
8.23 2.36 
15.55 6.15 
26.6 11.06 
33.2 14.35 
49.5 25.85 
63.4 33.0 
74.7 53.18 
82.9 66.30 
87.8 75.75 
93.2 86.04