UNEFM TECNOLOGÍA OPERACIONES UNITARIAS

1. Ejercicio 2.
100 moles/h de una solución 60 % mol de C6 y 40 % mol de C7 va a ser
separada en un producto de tope cuya composición debe ser 97 % mol
de C y un producto de fondo con 96 % mol de C en una torre de
de C6 y un producto de fondo con 96 % mol de C7 en una torre de
destilación operada a 1 atmósfera de presión. La carga es un líquido
saturado. Use una relación de reflujo 1,25 veces el mínimo. El reflujo es
también líquido saturado Determine:
también líquido saturado. Determine:
a. Cuantos moles/h se obtienen por el tope y fondo
b. Cuantas etapas teóricas se necesitan
c La temperatura del tope del fondo y la alimentación
c. La temperatura del tope, del fondo y la alimentación.
D =?
F = 100 mol/h
60 % mol C6
97 % mol C6
L/D = 1,25(RMin)
Componentes xF,i Fi(mol/h) xD,i Di(mol/h) xB,i Bi(mol/h)
C6 0,60 60 0,97 ? 0,04 ?
40 % mol C7
Liquido saturado B =?
96 % mol C7
C7 0,40 40 0,03 ? 0,96 ?
1,00 100 1,00 ? 1,00 ?
EJEMPLO 2 ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSC. UNIDAD II. DESTILACIÓN – MÉTODO MCCABE - THIELE

2. Balance global de materia en la columna, entorno azul:
F = B + D
100 mol/h = D + B y D = 100 –B (1)
Balance de materia en el componente más volátil:
F.xF = D.xD + B.xB
100(0,60) = 0,97.D + 0,04.B (2)
S ( ) ( )
Sustituyendo (1) en (2), se obtiene:
60 mol/h = 0,97(100 – B) + 0,04.B
B 39 78 l/h D 60 22 l/h
B = 39,78 mol/h y D = 60,22 mol/h
Componentes xF,i Fi xD,i Di xB,i Bi
p F,i i
(mol/h)
D,i i
(mol/h)
B,i i
(mol/h)
C6 0,60 60 0,97 38,59 0,04 2,41
C7 0,40 40 0,03 1,19 0,96 57,81
1,00 100 1,00 39,78 1,00 60,22
EJEMPLO 2 ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSC. UNIDAD II. DESTILACIÓN – MÉTODO MCCABE -
THIELE

3. Para el cálculo de la temperatura de la alimentación se determina la
temperatura de burbuja,
; entonces
La presión de saturación se calcula mediante la ecuación de Antoine
que se muestra a continuación (Apéndice I, Henley-Seader):
donde:
A1, A2 y A3: son las constantes de Antoine
P ió iti d l t i i
PC,i: presión critica del componente i, psia
Pºi: presión de saturación del componente i, psia
T: temperatura de burbuja, ºF
Componente xF,i A1 A2 A3 Pcrit Psat,i Ki yi T
C6 0,6 5,658375 5307,813 379,456 714,2 19,3442 1,3159 0,7896 193,3
C7 0,4 5,944221 5836,287 374,745 587,8 7,7390 0,5265 0,2106
1,0001
EJEMPLO 2 ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSC. UNIDAD II. DESTILACIÓN – MÉTODO MCCABE -
THIELE

4. La temperatura de la alimentación a P = 14,7 psia es igual a 193,3 ºF.
Asumiendo volatilidad constante, se determinan los datos de equilibrio
utilizando la ecuación:
utilizando la ecuación:
y la volatilidad relativa se determina mediante la relación:
Tabla 1 Datos de equilibro para el sistema C C a 1 atm
xi αx (α-1)x 1+(α-1)x yi α
0,0 0,0000 0,0000 1,0000 0,0000 2,4996
0,1 0,2500 0,1500 1,1500 0,2174
0 2 0 4999 0 2999 1 2999 0 3846
Tabla 1. Datos de equilibro para el sistema C6 - C7 a 1 atm.
0,2 0,4999 0,2999 1,2999 0,3846
0,3 0,7499 0,4499 1,4499 0,5172
0,4 0,9998 0,5998 1,5998 0,6250
0,5 1,2498 0,7498 1,7498 0,7143
0,6 1,4998 0,8998 1,8998 0,7894
0 7 1 7497 1 0497 2 0497 0 8536
0,7 1,7497 1,0497 2,0497 0,8536
0,8 1,9997 1,1997 2,1997 0,9091
0,9 2,2496 1,3496 2,3496 0,9574
1,0 2,4996 1,4996 2,4996 1,0000
EJEMPLO 2 ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSC. UNIDAD II. DESTILACIÓN – MÉTODO MCCABE -
THIELE

5. Con los datos de equilibrio se construye el diagrama McCabe-Thiele, para
luego trazar las líneas de operación de la columna (rectificación,
agotamiento y alimentación).
0,9000
1,0000
Línea de operación
para la zona de
rectificación:
0 6000
0,7000
0,8000
r
C6
rectificación:
0,4000
0,5000
0,6000
fracción
molar
Del diagrama x-y, el
punto de corte de la
ecuación es igual a
0,2000
0,3000
,
y,
fr
ecuación es igual a
0,0000
0,1000
0 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 0
xD
xF
xB
Rmin = 0,83
EJEMPLO 2 ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSC. UNIDAD II. DESTILACIÓN – MÉTODO MCCABE -
THIELE
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
x, fraccion molar C6

6. R 1 25(R ) 1 25(0 83) 1 037 R 1 04
R = 1,25(RMin) = 1,25(0,83) = 1,037 R = 1,04
Sustituyendo el valor de R en la ecuación 3, resulta:
y = 0,51x + 0,48 Ecuación de la línea de operación de la zona de rectificación
y , , p
0,9000
1,0000
0,7000
0,8000
C6
La columna tiene 9
platos teóricos + un
0 4000
0,5000
0,6000
acción
molar
platos teóricos + un
rehervidor
0,2000
0,3000
0,4000
y,
fra
xD
xF
xB
0,0000
0,1000
,
EJEMPLO 2 ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSC. UNIDAD II. DESTILACIÓN – MÉTODO MCCABE - THIELE
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
x, fraccion molar C6

7. Para determinar la temperatura en el tope de la columna, se realiza un
punto de rocío y para el fondo de la columna un punto de burbuja.
Temperatura en el tope de la columna (punto de rocío):
Componente yDi A1 A2 A3 Pcrit Psat,i Ki xi Ttope Pcolumna
C 0 94 5 658375 5307 813 379 456 714 2 2 369551 0 1611939 0 1714829 87 5 14 7
C6 0,94 5,658375 5307,813 379,456 714,2 2,369551 0,1611939 0,1714829 87,5 14,7
C7 0,06 5,944221 5836,287 374,745 587,8 0,7368636 0,0501268 0,8354462
1,0069292
Ttope,columna = 87,5 ºF
Temperatura en el fondo de la columna (punto de burbuja):
Componente xBi A1 A2 A3 Pcrit,i Psat,i Ki yi Tfondo Pcolumna
C6 0,04 5,658375 5307,813 379,456 714,2 32,843847 2,2342753 0,089371 228 14,7
C7 0,96 5,944221 5836,287 374,745 587,8 13,981874 0,9511479 0,913102
1 002473
1,002473
T fondo, columna: = 228 ºF
EJERCICIO 2 ING. ZORAIDA CARRASQUERO MSC. UNIDAD II. DESTILACIÓN – MÉTODO MCCABE - THIELE