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Problemas Tema 2 Volver al contenido principal

Problemas Tema 2

2.1. La alimentación de la columna de destilación de una refinería es una mezcla de propano, butano y pentano en pesos iguales y es introducida a razón de 10.000 kg/h. El producto que sale por la parte superior de la columna contiene 90% de propano y 7% de butano, y es obtenido a razón de 2.800 kg/h. El producto que sale de la columna como una corriente lateral lo hace a razón de 3.500 kg/h y contiene 20% de propano y 70% de butano. Calcular el peso del producto que se obtiene por el fondo de la columna y su composición. Si el depósito de almacenamiento tiene 0,914 m de diámetro y durante 1 hora el nivel en el mismo sube 0,914 m, calcular la velocidad de flujo de masa a la que el producto que sale de la columna como una corriente lateral es extraído de dicho depósito, siendo su densidad de 600,75 kg/m3.

(R: 3.700 kg/h; 3,1% de propano; 18,6% de butano; 3139,7 kg/h).

2.2. En un proceso de filtración se obtiene un producto sólido empapado en benceno que contiene un 20% en peso de benceno y un 80% de sólido inerte. Se desea eliminar el benceno por calentamiento en una corriente de nitrógeno en el interior de un secadero continuo en contracorriente. El N2 entra seco y sale portando 0,70 kg de benceno por kg de N2. El sólido que sale del secadero retiene un 4% en peso de benceno. Calcular la cantidad de N2 que pasa por el secadero por cada kg de sólido inerte.

(R: 0,3 kg N2/kg de sólido).

2.3. Una columna de absorción de SO2 se diseña para producir una disolución acuosa de SO2. Si el agua de entrada contiene un 5% en peso de SO2 y la de salida un 20%, calcular la cantidad de disolución al 5% que se necesita para obtener 100 kg/h de disolución de SO2 al 20%. Calcular la cantidad de gases que se deben tratar, si los gases entrantes contienen 60% en peso de SO2 y los salientes 2% en peso.

(R: 84,21 kg/h; 26,68 kg/h).

2.4. En una planta de fraccionamiento continuo el destilado que sale por la parte superior de la columna se lleva a un condensador y el condensado que sale del mismo es reciclado en parte, mientras que el residuo que sale por la parte inferior de la columna es llevado a un hervidor en el que se vaporiza para ser reciclado también en parte. La alimentación de la columna contiene propano, butano y pentano y entra a razón de 1.000 kg/h, descomponiéndose en un producto rico en propano que sale por la parte superior de la columna y otro rico en pentano que sale por el fondo. El producto que sale por la parte superior contiene un 80% de propano y un 20% de butano, y el que sale como flujo inferior contiene un 10% de propano, 40% de butano y el resto pentano. Las velocidades de flujo de masa son: producto que sale por la parte superior, 600 kg/h; reciclado procedente del hervidor, 300 kg/h; producto que sale por la parte inferior, 1000 kg/h. Calcular: a) La velocidad de flujo de masa del reciclado procedente del condensador; b) El tanto por ciento del propano alimentado que se pierde formando parte del flujo inferior, una vez evaporado y separado el reciclo.

(R: 300 kg/h; 22,6%).

2.5. Para formar una disolución acuosa de NaOH al 4% en peso se efectúa el siguiente proceso: se disuelve NaOH sólido en agua de modo que una parte de la corriente de agua se lleva al recipiente de NaOH sólido, de donde sale con un 17% en peso de hidróxido sódico, y la otra se deriva uniéndose posteriormente de modo que se obtenga la concentración final del 4%. Calcular el porcentaje de agua que debe derivarse si se requieren producir 2 t/h de disolución al 4%. Calcular la cantidad de agua que debe introducirse por cada corriente.

(R: 79,64%, 1.529 kg/h, 391 kg/h).

2.6. La concentración máxima permisible de descarga de SO2 a la atmósfera en una planta química es de 0,001 kg de SO2/kg de gas total. Por esta razón una corriente que tiene una concentración másica de 0,005 kg de SO2/kg de gas se tiene que tratar en una torre de absorción de donde sale con una concentración de 0,0005 kg de SO2/kg de gas. Calcular la fracción del gas que se podría derivar.

(R: 11,1% del gas inicial).

2.7. Una mezcla del 25% de NH3 gaseoso y 75% de aire seco, (V/V), se hacen ascender a través de una torre vertical de lavado en cuya parte superior se bombea agua. El gas lavado (que se puede considerar exento de vapor de agua), que sale por la parte superior de la torre, contiene el 0,5% de NH3 gaseoso, (V/V) y la disolución acuosa que sale por el fondo contiene el 10% de NH3 en peso. La mezcla NH3aire entra en la torre a razón de 28 m3/min, medidos como gas seco a 16 ºC y 1 atm. Calcular: a) el % de NH3 gaseoso que entra en la torre y no es absorbido; b) los L/min que hay que bombear a la parte superior de la torre.

(R: 1,5%; 44,6 L/min).

2.8. Una columna de destilación de operación continua se emplea para separar ácido acético, benceno y agua. En una prueba experimental, al destilar una mezcla de disolución acuosa de acético al 80% en peso, y benceno, se obtuvo una fracción ligera con el 11% de acético, 64,7% de benceno y el resto agua, y una fracción pesada constituida por 350 kg/h de acético puro. Calcular el benceno por hora que entra en la columna.

(R: 262,7 kg/h).

2.9. En la fabricación de sosa comercial se calienta Na2SO4 con C y CaCO3, obteniéndose una pasta cuya composición es de 42% de CO3Na2, 6% de sólidos solubles y el resto de insolubles. Para extraer el carbonato sódico se trata la pasta con agua dando un residuo cuya composición es de 4% de Na2CO3, 10,5% de agua, 0,5% de sólidos solubles y 85% de insolubles. Calcular: a) kg de residuo obtenidos por tonelada de pasta tratada; b) kg de carbonato sódico extraídos por tonelada de pasta tratada.

(R: 611,8 kg; 395,5 kg).

2.10. En el control analítico a la entrada de una almazara se obtuvo la siguiente composición media para las aceitunas a procesar: aceite 27%, humedad 40%, siendo el resto materia inerte; tras la molienda, batido y prensado, el residuo sólido obtenido (orujo) se analizó con el siguiente resultado: aceite 10%, humedad 20% y el resto inerte. El orujo se transportó a la instalación extractora donde se sometió a un proceso previo de secado, extracción con disolventes y evaporación del mismo de las fracciones sólida y líquida obtenidas. El residuo sólido exento de disolvente (orujillo), presentó la siguiente composición: aceite 1%, humedad 8%, inerte 91%. Se desean calcular los kg de aceitunas necesarios para obtener 266 kg de aceite.

(R: 1.000 kg).

2.11. A una columna de rectificación se suministran 10.000 kg/h de una mezcla de etanolagua al 10% en peso de etanol al objeto de obtener una fracción volátil del 60% de etanol y el resto agua, la cual en parte se recicla, saliendo un extracto neto igual a la décima parte de la alimentación. Se desea conocer el peso de alcohol que se pierde por hora en los productos pesados y la composición de las colas.

(R: 400 kg; 4,4% de etanol, 95,6% agua).

2.12. Unos residuos están compuestos por una disolución de un sólido C en una mezcla de los líquidos A y B. Para aprovechar los componentes, los residuos se someten a una evaporación parcial, obteniéndose unos vapores que posteriormente se condensan y un líquido concentrado en C que se lleva a un cristalizador en el que se separa totalmente el sólido, resultando un líquido que se mezcla con el procedente del condensador, teniendo la mezcla un 24% de B. Esta mezcla binaria se lleva a una columna de destilación, obteniéndose una fracción ligera con el 95% de A y una fracción pesada con el 85% de B. Si de una tonelada de residuos se obtuvieron 250 kg de C, calcular: a) La composición de la disolución inicial; b) El tanto por ciento de A recuperado en el destilado (cabezas).

(R: 57%, 18% y 25%; 95,3%).

2.13. En una columna de absorción se alimenta una mezcla de HCl e H2 en condiciones tales que al contacto con 54,4 kg/h de agua se obtiene una disolución clorhídrica y cierta cantidad de gas lavado a 15 ºC y 1 atm, y cuyo volumen por hora es de 2.385,4 L, siendo la presión parcial del HCl de 7,6 mm de Hg. Calcular : a) El % de HCl en la disolución en peso; b) El % de HCl absorbido si la razón molar HCl/H2 en la alimentación es de 57,82.

(R:78,6%; 99,98%).

2.14. En las refinerías de petróleo se recupera xileno y otros aromáticos mediante extracción con disolventes de las fracciones portadoras de estos hidrocarburos. En uno de los primeros procesos comerciales se ha utilizado con éxito el dióxido de azufre (SO2). El siguiente diagrama muestra una extracción con SO2 a contracorriente, en tres etapas, de un producto de reformado catalítico. El sistema se alimenta con 1.000 kg de SO2/h y 250 kg de reformado/hora. El extracto contiene 0,10 kg de SO2 por kg de xileno. El refinado contiene 0,06 kg de xileno por kg de material no-xileno y el resto SO2. Calcular: a) Porcentaje de xileno extraido; b) Porcentaje de S en el extracto; c) Composición en peso del refinado.

(R: 94%; 4,55%; 0,67% - 11,15% - 88,18%).

2.15.En una columna de absorción se alimenta una mezcla de HCl e H2 en condiciones tales que al contacto con 54,4 kg h-1 de agua se obtiene una disolución clorhídrica y cierta cantidad de gas lavado a 15 ºC y 1 atm, y cuyo volumen por hora es de 2,385 m3, siendo la presión parcial del HCl de 7,6 mm de Hg. Calcular : a) El % de HCl en la disolución en peso; b) El % de HCl absorbido si la razón molar HCl/H2 en la alimentación es de 57,82.

(R: 79%; 99,98%).

Copyright 2007, Autores y Colaboradores. Cite/attribute Resource. Franco, C. A., Franco, C. A., Ojeda, E. D. (2008, April 25). pagina_09. Retrieved December 11, 2019, from ocwus Web site: http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema2/pagina_09.htm. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons License. Creative Commons License