OPERACIONES UNITARIAS AMBIENTALES

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OPERACIONES UNITARIAS AMBIENTALES

Unidad 3

Evidencia de aprendizaje. Video

HUGO RODRIGUEZ SANTUARIO

Balance en equipos de operaciones unitarias ambientales en una columna de destilación

DIAPOSITIVA 1

En general la destilación se define como la operación de separar, por transferencia de masa y calor, las sustancias de una mezcla aprovechando la diferencia de volatilidades o puntos de ebullición. Ésta depende de parámetros como el equilibrio liquido-vapor, temperatura, presión, composición, energía (todos relacionados con las presiones de vapor de las sustancias). 

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La destilación se utiliza para muchos procesos comerciales, tales como la producción de gasolina, agua destilada, alcohol y muchos otros líquidos.

El tipo de destilación que se manejará durante esta presentación es el de destilación fraccionada.

DIAPOSITIVA 2

GUION: La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado para separar mezclas de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea principalmente cuando es necesario separar compuestos de sustancias con puntos de ebullición distintos pero muy cercanos. [pic 5]

• proceso físico utilizado para separar mezclas de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos
• Utilizada para separar compuestos de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos.
• La eficacia de la separación dependerá del diseño de la columna y los parámetros (tamaño, número de platos, puntos de ebullición, tipo de relleno, diámetro, etc.)

GUIÓN: La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Ésta permite un´´´´ La destilación fraccionada permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos" (placas). Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los líquidos con menor punto de ebullición se convierten en vapor, y los vapores de sustancias con mayor punto de ebullición pasan al estado líquido.

La eficacia de la separación depende de múltiples factores como la diferencia de los puntos de ebullición de los componentes de la mezcla, la presión de trabajo, y otros parámetros fisicoquímicos de los componentes por una parte, y del diseño y construcción del equipo, por otra parte.

PROBLEMÁTICA AMBIENTAL

GUIÓN: La problemática ambiental que se manejará durante esta presentación es la siguiente:

Una columna de fraccionamiento continuo ha de diseñarse para separar 30,000lb/h de una mezcla que contiene 50% de benceno y 50% de tolueno en un producto de domo que contiene 96% de benceno y en el fondo 98% de tolueno. Los porcentajes se expresan en porciento peso. Se requiere una relación de reflujo de 3.5 moles por mol de producto. Los calores latentes molares del benceno y del tolueno son 7,360 y 7,960 cal/molg respectivamente. El benceno y el tolueno forman un sistema ideal con una volatilidad relativa del orden de 2.5; la curva de equilibrio se elaborará a partir de las presiones parciales de los componentes. La alimentación tiene una temperatura de ebullición de 95°C a la presión de 1 atmósfera.

GUIÓN: Los puntos a desarrollar se muestran a continuación. Por favor, léalos detenidamente.

1. Calcula los flujos molares de los productos del domo y del fondo por hora.
2. Determina el número de platos ideales y las posiciones del plato de alimentación, si la alimentación es un líquido a 20°C (calor específico = 0.44)
3. Si para la calefacción se utiliza vapor de agua a la presión manométrica de 20 Lbf/pulg² (calor cedido 522) ¿qué cantidad de vapor se requiere por hora despreciando las pérdidas de calor y suponiendo que el reflujo es un líquido saturado?
4. Si el agua de refrigeración entra al condensador a 80°F y sale a 150°F, ¿qué cantidad de agua será necesaria?

GUIÓN: 

A continuación se procede a resolver los puntos mencionados anteriormente. Para abordar de manera segura la resolución del problema, se recomienda leer detenidamente  los enunciados, ya que la dificultad de un problema radica en la comprensión de la situación planteada.

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GUIÓN: Comenzamos por analizar los datos sobre los compuestos que nos proporciona la problemática.

DATOS

GUIÓN: Para la solución de nuestro problema es necesario calcular el peso molecular de los compuestos. Para calcular el peso molecular se toma la fórmula del compuesto (en este caso, el Benceno y el tolueto), y a continuación se toman  los pesos atómicos de los elementos que lo componen y multiplicamos cada peso atómico por el subíndice que corresponde al elemento según la fórmula.

CÁLCULO DEL PESO DE LA FORMULA

GUIÓN: Una vez calculado el peso de la formula, Se procede a calcular los flujos molares, en esta sección se presentan las formulas utilizadas, así como los datos sustituidos . Los resultados se muestran a continuación.

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