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1. 1500 kg/h de una mezcla de benceno y tolueno que contiene 55% en masa de benceno se separan, por destilación, en dos fracciones. La velocidad de flujo másico del benceno en la parte superior del flujo es de 800 kg/h y la del tolueno en la parte inferior del flujo es de 600 kg/h. La operación se lleva a cabo en régimen permanente. Escriba los balances del benceno y del tolueno para calcular las velocidades de flujo no conocidas de los componentes en los flujos de salida.

800kg/h Tope Benceno:

Alimentación: 1500Kg/h 1400kg/h Benceno: 55% en Peso Tolueno:

Fondo Tolueno 600kg/h

1500 55 % x 100

Benceno = 825kg/h Tolueno = 675kg/h

1500 – 1400 = 100 100 =¿Velocidad no conocida 15 6,7% = Velocidad no conocida

2. Dos mezclas etanol – agua se encuentran en dos recipientes separados. La primera mezcla contiene 35% en peso de etanol, y la segunda contiene 75% en peso del mismo. Si se combinan 350 g de la primera mezcla con 200 g de la segunda, ¿cuál es la masa y la composición del producto?

Mezcla 1:350g Etanol: 35%

Mezcla 2: 200g Mezcla Mezcla Total

Etanol: 75%

Mezcla 1:350g (100%) Etanol: 35% = 122.5g

Mezcla 2: 200g (100%) Etanol: 75% = 150 g

Mezcla

Mezcla Total = 550g (100%) Etanol =49.55% = 272.5g

3. En un proceso de manufactura de jugos de fruta, se necesita del empleo de un evaporador, el cual recibe una alimentación de 2000 kg/día de zumo, con una concentración del 15%. Si se desea concentrar los sólidos hasta el 60%, calcule la cantidad de agua evaporada y flujo del producto

Vapor de agua

Vapor

Alimentación

EVAPORADOR

Concentrado

200 X 15% kg de soluto (2000 – 2000x15%) kg de agua en el jugo diluido = 1700kg El 60% de jugo concentrado

2000 x 0.15

El 40% es agua en jugo

x = 200kg

Agua a evaporar por día = (2000 – 2000 x 15% - 200) = 1500kg Se evapora 1.5kg/día de agua y se obtienen 0.5kg/día de solución concentrada.

4.

Una columna de destilación separa 10 000 kg/h de una mezcla constituida por 50% de benceno y 50% de tolueno. El producto D recuperado del condensador contiene 96 % de benceno, y el residuo W que sale por la parte inferior de la columna contiene 96 % de tolueno. El flujo de vapor V proveniente de la columna entra en el condensador a razón de 8 000 kg/h. Una porción del producto del condensador se devuelve a la columna como reflujo y el resto se extrae para usarse en otro sitio. Suponga que las composiciones del flujo en la parte superior de la columna (V), del producto extraído (D) y del reflujo (R) son idénticas, porque el flujo V se condensa completamente. Calcule el cociente entre la cantidad de reflujo R y el producto extraído (D).

Destilado (D) Vapor (V) : 8000kg/h Condensador

Reflujo (R) Alimentación (F)

F= 10000 kg/h Benceno: 50% Tolueno: 50%

Columna de destilación

El residuo (W) 96% de tolueno 4% de benceno

Balance global

D+W =F D + W = 10 000

1

Balance por componente del benceno

D . XD+ W . XW =F XF D. 0.96 + W. 0.04 = 10 000 x 0.50 De 1 y 2 D + W = 10 000 D. 0.96 + W. 0.04 = 10 000 x 0.50

2

96% de benceno 4% de tolueno

D= 5000

W= 5000

Vapor (V): 8000kg/h Destilado (D) 96% de benceno 4% de tolueno

Reflejo (R)

Balance global R+D=V R + 5000 = 8 000 R = 8 000 – 5 000 R = 3 000 ¿Calcule el cociente entre la cantidad de reflujo R y el producto extraído (D)?

Cociente=

R 3 000 = =0.6 D 5 000

5. Una solución de 20 % de NaCl es alimentado a un evaporador a un flujo másico de 0,5 kg/s, la salida del evaporador contiene 48% de NaCl en peso. este concentrado se alimenta a un cristalizador para obtener 98 % de NaCl. La solución saturada contiene 38% de NaCl que se recicla al evaporador. Calcular la corriente de reciclo (R) en kg/s, la corriente de producto (P) en kg/s y la corriente (W)

Agua (W) Alimentación (F)

5 (kg/s) EVAPORADOR

CRISTALIZADOR 48% NaCl

Reciclo (R)

Balance global F=W+P 0.5 = W + P

1

Balance por componente del NaCl F. X NaCl = W. XNaCl + P XNaCl 2

0.5x0.2= W (0) + P (0.98) De 1 y 2 0.5 = W + P 0.5x0.2= W (0) + P (0.98) W=0.397 Kg/s P=0.102 Kg/s Balance global del evaporador F+R=W+S 0.5 + R = 0.397 + S 1

0.5-0.397= S – R Balance por componente del NaCl

F. X NaCl + R X NaCl = W X NaCl + S X NaCl 0.5*0.2 + R 0.38 = 0 + S * 0.48 0.1 = 0.48S – 0.38R De 1 y 2 0.5-0.397= S – R 0.1 = 0.48S – 0.38R S = 0.6086 Kg/s

2

Producto (P)

R = 0.5056 Kg/s

Calcular la corriente de reciclo (R) en Kg/s, la corriente de producto (P) en Kg/s y la corriente (W) R = 0.5056 Kg/s P=0.102 Kg/s W=0.397 Kg/s