Transferencia De Masa (McCabe-Thiele

INTRODUCCION

Se presenta un diseño, hecho mediante el método McCabe-Thiele, de una torre de destilación binaria para el sistema benceno-etilbenceno.

El etilbenceno se encuentra en productos naturales como el carbón y petróleo así como en productos manufacturados como pinturas e insecticidas. Su uso principal es como precursor de productos químicos, por ejemplo el estireno que por polimerización se obtiene el poliestireno importante en la fabricación de resinas y plásticos, entre otros.

Su producción se lleva acabo con la reacción catalizada por el cloruro de aluminio entre el benceno y etileno a temperaturas elevadas.

Esquema

Balance de materia

Para la resolución de este balance es necesario realizar un balance global y uno más para una especie. Estas ecuaciones son

Resolviendo ambos balances simultáneamente queda caracterizadas cada una de las corrientes. Estos datos se muestran en las tablas I.

Tabla I. Balance de materia

Especie F (kmol/h) B (kmol/h) D (kmol/h) XB XD ZF

Benceno 0.641 0.01 0.63 0.03 0.98 0.58

etilbenceno 0.471 0.46 0.01 0.97 0.02 0.42

F: flujo de entrada; B: flujo en el fondo; D: flujo de destilado

Diagrama de equilibrio

Para calcular el diagrama de equilibrio de la mezcla, se programó en visual basic, el cálculo de la temperatura de burbuja, haciendo un barrido del componente i (benceno) desde x=0 hasta x=1, se obtienen los siguientes resultados.

Tabla II. Datos de equilibrio

XBenceno T (K) YBenceno γBenceno

0 410.2 0 0.9659

0.1 403.0 0.1720 0.9720

0.2 396.2 0.3222 0.9777

0.3 389.8 0.4533 0.9828

0.4 383.8 0.5675 0.9874

0.5 378.1 0.6669 0.9914

0.6 372.7 0.7534 0.9946

0.7 367.7 0.8285 0.9971

0.8 362.9 0.8938 0.9988

0.9 358.5 0.9506 0.9997

1 354.3 1 1.0000

T: temperatura; x: fracción en el líquido; y: fracción en el vapor; γ: coeficiente de actividad

Líneas de operación

Para realizar la línea de alimentación, se requieren dos puntos; el primer punto es sobre la línea x=y con una composición zF.=xF, y al tratarse de una alimentación en vapor saturado, q=0, por tanto la línea de alimentación está dada por los siguientes puntos

Tabla III. Línea q

X Y

0.58 0.58

0.478 0.58

Luego, a partir de LR/D se obtiene la pendiente L/V

L/V=〖(L〗_R/D)/(1+L_R/D)=0.80

Con este valor se obtienen la línea de operación de Enriquecimiento (LOE), donde un punto es xD y el otro se obtienen a partir de la ecuación para una pendiente.

Debido a que la alimentación es vapor saturado, ya tenemos una coordenada (y) del segundo punto que es la ZF. Despejando para

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