Logo Studenta

Felder 6 67

¡Estudia con miles de materiales!

Vista previa del material en texto

6.67 El siguiente diagrama muestra una columna de absorción por etapas en la que se absorbe n cantidad de hexano (H) de un gas a un aceite:
Una corriente de alimentación de gas que contiene 5.0% en moles de vapor de hexano y el nitrógeno restante ingresa al fondo de una columna de absorción a una velocidad base de 100 mol/s, y un aceite no volátil ingresa a la parte superior de la columna en una proporción de 2 moles de aceite alimentado / mol alimentado con gas El absorbedor consiste en una serie de etapas ideales (vea el problema 6.66), dispuestas de manera que el gas fluya hacia arriba y el líquido fluya hacia abajo. Las corrientes de líquido y gas que salen de cada etapa están en equilibrio entre sí (por la definición de una etapa ideal), con composiciones relacionadas por la ley de Raoult. El absorbedor funciona a una temperatura aproximadamente constante T (°C) y 760 mm Hg. Del hexano que ingresa a la columna, el 99.5% se absorbe y sale del efluente líquido de la columna. En las condiciones dadas, se puede suponer que N2 es insoluble en el aceite y que ninguno de los aceites se vaporiza.
d) Examine el efecto de la temperatura de operación en la columna estimando el número de etapas ideales necesarias para lograr la separación deseada. En los cálculos, que se realizarán utilizando una hoja de cálculo, tome la presión en la columna como constante a 760 torr, pero considere tres temperaturas de operación diferentes: 30 °C, 50 °C y 70 °C. Los cálculos seguirán una estrategia de etapa a etapa que comienza en la parte inferior de la columna y aplica repetidamente las ecuaciones (1) y (2) hasta que la fracción molar de hexano en el vapor que sale de la columna es menor o igual a la calculada en Parte (a). Puede usar APEx o la ecuación de Antoine y la Tabla B.4 para estimar la presión de vapor de hexano. Los cálculos para el caso de T = 30 ° C ilustran cómo proceder; para este caso, yN-1 < y1 = 0.00263 después de solo dos etapas.
6.70 Este problema trata con mezclas de dos fases de benceno y tolueno en equilibrio. La fase de vapor se puede suponer ideal y la ley de Raoult se puede utilizar para todas las composiciones del sistema. Use APEx y Solver para los cálculos solicitados.
(a) Use la regla de fase de Gibbs para mostrar que hay dos grados de libertad para el sistema.
Donde
· F es el número de grados de libertad 
· C es el número de componentes 
· P es el número de fases
(b) Para T = 25 °C y P = 50 mm Hg, estimar las composiciones líquidas y de vapor (ver la Hoja 2 del documento de Excel).
Se cuentan con las siguientes ecuaciones:
Se igualan para que solo quede una incógnita (se cuenta con los valores de T, P y los valores de y se calculan con la ecuación de Antoine):
Para obtener los valores de y se utilizan las siguientes formulas:
(c) Para T = 25 °C y xB = 0: 500, estimar la presión y la composición del vapor.
Calcular la presión con las siguientes ecuaciones:
Igualar las expresiones para tener solo una incógnita:
(d) Para P = 100 mm Hg y xB = 0: 500, estimar la temperatura y la composición del vapor.
(e) Para P = 100 mm Hg y yB = 0: 500, estimar la temperatura y la composición del líquido.
(f) Para xB = 0:55 y yB = 0: 8, calcule la temperatura y la presión.

Continuar navegando