OPERACIONES UNITARIAS II – 2º SEMESTRE 2014

Una unidad de destilación consta de un rehervidor, una columna de platos de burbujeo y un condensador

total. La eficiencia global de los platos es del 65%. La alimentación es una mezcla líquida, en su punto de

burbuja, que contiene 50% moles de benceno y tolueno. El líquido se introduce como alimentación en la

columna en el plato óptimo. La alimentación ha de producir un destilado con 95% molar de benceno y unas

colas con 95% molar de tolueno. Para una presión de operación de 1 atm, calcule:

a) (1 pto) La relación de reflujo mínima (L/D min).

b) (0.5 pto) El número mínimo de platos REALES para efectuar la separación deseada.

c) (1 pto) El número de platos ideales y reales necesarios, utilizando una relación de reflujo (L/D) un 50%

superior al valor mínimo.

d) (1 pto) Los kilogramos por hora de producto y residuo, si la alimentación es 907.3 kg/h.

e) (1 pto) La cantidad (en kg/h) de vapor de agua saturado a 273.7 kPa que se necesita para la

calefacción del rehervidor, utilizando los datos de entalpía que se presentan, así como las

suposiciones que se necesiten.

f) (0.5 pto) Si el condensador de la torre sólo funcionara como condensador PARCIAL, qué cambios

deberá realizar en la torre (considerando que ya está construida) para poder cumplir con las

especificaciones de producto y residuo requeridas? JUSTIFIQUE SU RESPUESTA.

Datos adicionales

PM benceno = 78 g/mol PM tolueno = 92.14 g/mol

Factor de conversión 1 Btu/lbmol = 2.324 kJ/kmol

Calor latente de vaporización del vapor de agua a 273.7 kPa (404 K) = 2172 kJ/kg vapor

Datos de equilibrio, en fracción molar de benceno a 101.3 kPa

x 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95

y 0.21 0.371 0.51 0.64 0.72 0.79 0.86 0.91 0.96 0.98

Entalpías del líquido (HL) y del vapor (HV) a la temperatura del rehervidor:

ΔH = xA(HV – HL)A + (1-xA)(HV – HL)B

HL (Btu/lbmol) HV (Btu/lbmol)

Benceno 4900 18130

Tolueno 8080 21830