Una columna de destilación (Figura 1) es alimentada con 5 000 kg/h de una solución líquida al 33% de benceno (C6H6) y 67% de clorobenceno (C6H5Cl) - % en masa-, y esta corriente entra a la columna a 21 oC. El producto líquido destilado (P) de la parte superior de la columna tiene 94% de benceno, mientras que los fondos (B) contienen 3% de benceno. El condensador utiliza agua para el enfriamiento, que ingresa a 15,6 oC y sale a 60 oC, mientras que el recalentador usa vapor de agua saturado a 140 oC. La relación de reflujo es como 5 a 1 (flujo de recirculado/flujo de destilado; R/P). La fracción en masa de benceno en el vapor que sale del recalentador es 0,059.

El condensador y el recalentador funcionan a 1 atm de presión, a 81 oC y 131 oC respectivamente. Considere que el vapor que entra al condensador y el líquido que sale de éste, están a la misma temperatura de 81 ºC. En cambio, el líquido L que entra al recalentador está a 121 ºC y los flujos B y Vb que salen están a 131 ºC. Calcule:

a) Flujos de destilado y fondos
b) Reflujo (kg/h)
c) Flujos de entrada y salida del recalentador (kg/h)
d) Transferencia de calor en condensador y recalentador (kJ/h)
e) Flujos de vapor de 140 oC y agua de enfriamiento requeridos para la transferencia de calor (kg/h)

Datos:

CP (kJ/kg oC) (líquido) hfg (kJ/kg) a 81oC hfg (kJ/kg) a 131oC
C6H6 2,132 394 358
C6H5Cl 1,651 325 293

Puntajes: a), b) 2 p c/u. c), d), e) 3 p c/u Figura 1. Esquema de la columna de destilación
COLUMNA DE DESTILACION
CONDENSADO
RECALENTADO
F = 5000 kg/h
21 ºC 0,33 B
0,67 Cl
Vt
R P (producto)
0,94 B
0,06 Cl
W (agua)
15,6 ºC
60 ºC
Qc-
B (fondos)
0,03 B
0,97 ClVapor saturado140 ºC
QS
+
L
Vb