Question

En un proceso de destilación se alimentan 3750 kg/hr de una mezcla de tolueno y benceno la cual tiene 45% en peso de benceno, una vez que se realiza la destilación en la parte superior (domo)el flujo másico del tolueno es de 900 kg/hr y la del benceno en el la parte inferior (fondo) de 1320 kg/hr, el proceso se realiza en régimen permanente.
Realizar:

a.- El diagrama de operación.

b) Los kg/hr de benceno y tolueno en el domo y en fondo de la columna de destilación

c.-El porciento en peso de benceno y tolueno en el domo y fondo

d.-Las moles de benceno y tolueno en la alimentación, en el domo y en el fondo

e.- Las fracciones mol de benceno y tolueno en la alimentación, en el domo y fondo

Answer 1

a) Ver diagrama anexo

b)

Balance de Benceno:

Benceno en A = Benceno en B + Benceno en C

3750 × (45/100) = Benceno en B + 1320

1.687,5 - 1.320 = Benceno en B

Benceno en B = 367,5 Kg /h

Entonces, tenemos que:    B =  Benceno + Tolueno  

                                            B = 367,5 kg/h + 900 kg/h = 1.267,5 kg/h

Balance total :  A = B + C         ⇒     C = A - B

                        C = 3750 kg/h - 1.267,5 kg/h = 2.482,5 kg/h

Tolueno en C = (2.482,5 - 1.320 ) kg/h = 1.162,5 kg/h

En el domo ( B) se tiene:  367,5 kg/h  benceno y 900 kg/h tolueno

En el fondo ( C) se tiene: 1.320 kg/h benceno y 1.162,5 kg/h tolueno

c)

Domo:   Tolueno = ( 900 / 1267,5 ) × 100 = 71 %        Benceno = 29 %

Fondo:    Tolueno = (1162,5 / 2482,5) × 100 = 47 %    Benceno = 53 %

d)

Benceno    C₆H₆      Masa molar = 78 g/mol

Tolueno     C₇H₈      Masa molar = 92 g/mol

Alimentación:    

moles de benceno = 1687,5 kg × 1000 g/kg × 1 mol / 78 g = 21.635 moles

moles de tolueno =  2062,5 kg × 1000 g/kg × 1 mol / 92 g = 22.418 moles

Domo:

moles de benceno = 367,5 kg × 1000 g/kg × 1 mol / 78 g = 4.712 moles

moles de tolueno =  900 kg × 1000 g/kg × 1 mol / 92 g =  9783 moles

Fondo:

moles de benceno = 1320 kg × 1000 g/kg × 1 mol / 78 g = 16923 moles

moles de tolueno =  1162,5 kg × 1000 g/kg × 1 mol / 92 g = 12636  moles

e)

Alimentación:

Fracción molar Benceno = moles benceno / moles total = 21635 / 44053

Fracción molar Benceno = 0,4911

Fracción molar tolueno = (1 - 0,4911) = 0,5089

Domo:

Fracción molar Benceno = moles benceno / moles total = 4712 / 14495

Fracción molar Benceno = 0,3250

Fracción molar tolueno = (1 - 0,3250) = 0,6750

Fondo:

Fracción molar Benceno = moles benceno / moles total = 16923 / 29559

Fracción molar Benceno = 0,5725

Fracción molar tolueno = (1 - 0,5725) = 0,4275

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