Se utiliza la destilación para preparar productos de 99% de pureza a partir de una mezcla de n-butano y n-pentano. En la tabla se dan las presiones de vapor. a) Represente en forma gráfica las presiones de vapor de tal forma que permitan una interpolación exacta y determine la volatilidad relativa media para columnas que operan a 1, 2 y 8 atm. b) Determine el número mínimo de platos ideales para la separación a estas tres presiones. c) ¿Cuál es la principal ventaja de realizar la separación a presiones superiores a la atmosférica?

1. Presentado por:
Angie Victoria Lagos 20141011097
Cecilia Scarleth Osorio 20151000382
Problema 21.12

2. ENUNCIADO
Se utiliza la destilación para preparar productos de 99% de pureza a partir de una mezcla
de n-butano
y n-pentano. En la tabla se dan las presiones de vapor.
a) Represente en forma gráfica las presiones de vapor de tal forma que permitan una
interpolación exacta y determine la volatilidad relativa media para columnas que operan
a 1, 2 y
8 atm.
b) Determine el número mínimo de platos ideales para la separación a estas tres
presiones.
c) ¿Cuál es la principal ventaja de realizar la separación a presiones superiores a la
atmosférica?

3. Nota: Las presiones de
vapor se leerán de la
tabla B.2 de Vannes

4. Solucion:
a)Construir una grafica que represente la presión de vapor
Componete A: n-butano
Componete B: n-penano
Para 1 atm
En el tope: T= -0.5 °C
𝛼 =
𝑃𝐴
𝑃𝐵
=
1 𝑎𝑡𝑚
0.2343 𝑎𝑡𝑚
= 4.268

5. En el fondo: T=36.1 °C
𝛼 =
𝑃𝐴
𝑃𝐵
=
3.335 𝑎𝑡𝑚
1 𝑎𝑡𝑚
= 3.335
𝛼 = 4.268 × 3.335 0.5
= 3.772

6. Para 2 atm
En el tope: T= 18.8°C
𝛼 =
𝑃𝐴
𝑃𝐵
=
2
0.5301
= 3.772
En el fondo: T= 58°C
𝛼 =
𝑃𝐴
𝑃𝐵
=
5.982
2
= 2.991
𝛼 = 3.772 × 2.991 0.5
= 3.358

7. Para 8 atm
En el tope: T= 67.7°C
𝛼 =
𝑃𝐴
𝑃𝐵
=
8
2.6158
= 3.05
En el fondo: T= 111.78°C
𝛼 =
𝑃𝐴
𝑃𝐵
=
18.80
8
= 2.35
𝛼 = 3.05 × 2.35 0.5
= 2.677

8. Pn-pentano Pn-butano T [C] T(K)
0.108828791 0.52620895 -16.3 256.85
0.236391252 1.000085521 -0.5 272.65
0.527803996 1.950015887 18.5 291.65
0.534019179 1.96912838 18.8 291.95
1.00345682 3.333524732 36.1 309.25
1.574894875 4.861320292 50 323.15
2.00173909 5.944264865 58 331.15
3.587719347 9.706860866 79.5 352.65
4.90616828 12.63554701 92.4 365.55
8.190853273 19.47788395 116 389.15
9.726451252 22.52531022 124.7 397.85
19.32996128 40.32603203 164.3 437.45

9. Pn-pentano Pn-butano T [C] T(K)
0.108828791 0.52620895 -16.3 256.85
0.236391252 1.000085521 -0.5 272.65
0.527803996 1.950015887 18.5 291.65
0.534019179 1.96912838 18.8 291.95
1.00345682 3.333524732 36.1 309.25
1.574894875 4.861320292 50 323.15
2.00173909 5.944264865 58 331.15
3.587719347 9.706860866 79.5 352.65
4.90616828 12.63554701 92.4 365.55
8.190853273 19.47788395 116 389.15
9.726451252 22.52531022 124.7 397.85
19.32996128 40.32603203 164.3 437.45

10. Ln Pn-pentano Ln Pn-butano 1/T (1/K)
-2.217979353 -0.642056902 0.00389332
-1.442267 0.001172 0.00366771
-0.639030284 0.66783752 0.00342877
-0.627323525 0.677590998 0.00342524
0.003450859 1.204030222 0.00323363
0.454188524 1.581310066 0.00309454
0.694016348 1.782426866 0.00301978
1.277516721 2.272832941 0.00283567
1.590493246 2.536514033 0.0027356
2.103018077 2.969279666 0.0025697
2.274849107 3.114639575 0.00251351
2.96165629 3.696997217 0.00228598

11. b) Usando la ecuación de Fenske.
Para 1atm:
𝑁𝑚𝑖𝑛 =
ln 𝑋𝐷 1 − 𝑋𝐵 /𝑋𝐵 1 − 𝑋𝐷
ln 𝛼𝐴𝐵
− 1
𝑁𝑚𝑖𝑛 =
ln 0.99 1 − 0.01 /0.01 1 − 0.99
ln 3.772
− 1 = 5.94

12. Para 2 atm:
𝑁𝑚𝑖𝑛 =
ln 𝑋𝐷 1 − 𝑋𝐵 /𝑋𝐵 1 − 𝑋𝐷
ln 𝛼𝐴𝐵
− 1
𝑁𝑚𝑖𝑛 =
ln 0.99 1 − 0.01 /0.01 1 − 0.99
ln 3.358
− 1 = 6.586
Para 8 atm:
𝑁𝑚𝑖𝑛 =
ln 𝑋𝐷 1 − 𝑋𝐵 /𝑋𝐵 1 − 𝑋𝐷
ln 𝛼𝐴𝐵
− 1
𝑁𝑚𝑖𝑛 =
ln 0.99 1 − 0.01 /0.01 1 − 0.99
ln 2.677
− 1 = 8.333

13. ¿Cuál es la principal ventaja de realizar la separación a presiones superiores a la
atmosférica?
La principal ventaja de trabajar a presiones superiores a 1 atm es que podemos obtener
una mayor cantidad de vapor del butano en el equilibrio
8 atm
T=67.7°C
𝑦∗
=
𝑃
𝑝
𝑃𝑇
=
2.6158
8
= 0.3269
2 atm
T= 18.8°C
𝑦∗
=
𝑃
𝑝
𝑃𝑇
=
0.5301
2
= 0.26505