Para separar alcohol puro de una mezcla de alcohol – agua, es necesario agregar un tercer componente, el
benceno para reducir la volatilidad del alcohol. De esta manera se obtiene alcohol absoluto (puro) en el fondo
de la torre. En este proceso se alimenta 1,25 litros/s a la torre de una mezcla de 88% de alcohol y 12% de
agua. Esto da un destilado que sale de la torre de 17,5% de alcohol 7,9% de agua y 74,6% de benceno.
Todos los porcentajes son porcentajes en masa.
Densidades: Benceno 870 kg/m3, Alcohol 785 kg/m3
A) Haga un diagrama de flujo con la simbología de equipos, además que nos indique las corrientes y
composiciones.
B) ¿Qué caudal (en litros/s) de benceno se debe alimentar a la columna?
C) ¿Qué porcentaje del alcohol alimentado se obtiene como alcohol puro (absoluto)?
Respuestas a la pregunta
Respuesta:
⭐
Se debe alimentar a la columna de destilación: 0,002 m³/s de benceno.
Datos:
Alimentación a la columna de destilación = F
Salida de fondo de la columna = B
Salida de tope de la columna = D
F = mezcla alcohol-agua (88% alcohol - 12% agua) + Benceno
D = destilado de composición: 17,5% alcohol, 7,9% agua y 74,6% benceno.
B = 1250 cm³/s alcohol puro
Densidad del benceno = 870 kg/m³
Densidad del alcohol = 785 kg/m³
Explicación:
F = mezcla alcohol-agua + benceno
F = M + Benceno (1)
Balance de masa general: F = B + D
La corriente B tiene 1250 cm³/s de alcohol puro, podemos calcular la masa de alcohol:
1250 cm³/s × 785 kg/m³ × 1 m³ / 1 × 10⁶ cm³ = 0,9813 kg/s alcohol
Balance de alcohol : alcohol en F = alcohol en D + alcohol en B
0,88 M = 0,175 D + 0,9813 (2)
Balance de agua: agua en F = agua en D
0,12 M = 0,079 D (3)
Despejando M en (3) y sustituyendo en (2):
M = 0,658 D
0,88 (0,658 D) = 0,175 D + 0,9813 ⇒ D = 2,43 kg/s M = 1,60 kg/s
F = B + D ⇒ F = 0,9813 + 2,43 ⇒ F = 3,4113 kg/s
F = M + Benceno ⇒ Benceno = F - M ⇒ Benceno = 1,8113 kg/s
Conociendo la densidad del benceno:
1,8113 kg/s × 1 m³/ 870 kg = 0,002 m³/s
Se debe alimentar a la columna 0,002 m³/s de benceno.