En una torre de enriquecimiento se procesan 100 kgmol/h de una

En una torre de enriquecimiento se procesan 100 kgmol/h de una alimentación de vapor saturado que
contiene 40% en mol de benceno (A) y resto de tolueno (B) a 101,32 kPa abs. El destilado debe contener
90% en mol de benceno. La relación entre el líquido que retorna (Lo) y el vapor que asciende (V) es 0,80.
Calcule:
a) El destilado D y el residuo W (kgmol/h), así como sus composiciones (XW).
b) El número de platos teóricos requeridos, graficando las líneas de operación.
SOLUCIÓN.
(A) PASO CERO (0). REALIZAR EL ESQUEMA DEL PROCESO.
V
D, XD=0,90
Lo
W, XW
F, YF=0,40
Lo/V = 0,80
PASO 1. BALANCES DE MATERIA EN LAS SECCIONES DE LA TORRE.
-
EN LA TORRE:
BALANCE DE MATERIA TOTAL:
F=W+D
100 = W + D
Ec. (I)
BALANCE DE MATERIA RESPECTO AL COMPONENTE MÁS VOLÁTIL (A):
F.YF = W.XW + D.YD
40 = W.XW + 0,90.D
Ec. (II)
NOS QUEDARÍA ENCONTRAR UNA TERCERA ECUACIÓN QUE COMPLETE NUESTRO SISTEMA DE TRES
ECUACIONES Y TRES INCÓGNITAS.
PASO 2. USO DE LA RELACIÓN Lo/V.
Lo = 0,80.V
REALIZANDO BALANCE EN EL CONDENSADOR, OBTENEMOS LA RELACIÓN DE LOS FLUJOS DE LÍQUIDO
‘Lo’ Y VAPOR ‘V’ RESPECTO AL DESTILADO ‘D’:
V = Lo + D
V = 0,80.V + D
V = 5.D
PASO 3. CÁLCULO PLATO A PLATO EN LA COLUMNA.
REALIZANDO UN BALANCE DE LOS FLUJOS LÍQUIDO Y VAPOR INTERNOS, ENCONTRAMOS LA RELACIÓN
DE ESTOS FLUJOS RESPECTO A VALORES CONOCIDOS COMO ‘D’. ASÍ,
F = V = 5.D
ENTONCES, D = 20 Kgmol/h
DE LA Ec. (I) TENEMOS QUE: W = 80 Kgmol/h
Y DE LA Ec (II) ENCONTRAMOS QUE Xw = 0,275.
OBSERVEMOS DE LA CONSTRUCCIÓN DE LAS LÍNEAS DE OPERACIÓN EN EL DIAGRAMA DE EQUILIBRIO
QUE EN UNA COLUMNA DE ENRIQUECIMIENTO SENCILLA EL TRAZADO DE LAS ETAPAS SE TOMA EN
CUENTA COMO SÍ SOLO CONTARAMOS EN NUESTRA TORRE CON UNA SECCIÓN (LA DE
ENRIQUECIMIENTO). EL CORTE DE LA ‘LOE’ CON MI ALIMENTACIÓN PROPORCIONARÁ APROX. EL VALOR
DE Xw, LO CUAL SERÍA CORRECTO SEGÚN LO APRECIADO EN NUESTRO ESQUEMA DEL PROCESO.
(B) TRAZANDO EN NUESTRO DIAGRAMA DE EQUILIBRIO DESDE XD HASTA Xw, ENTRE LA CURVA DE
EQUILIBRIO Y LA LÍNEA DE OPERACIÓN DE LA SECCIÓN DE ENRIQUECIMIENTO, OBTENEMOS EL NÚMERO
DE ETAPAS IDEALES: 4,8 ETAPAS IDEALES.