Trabajo Masa I [PDF]

Zitiervorschau

Problemas 1. Deseamos absorber amoniaco de aire, para que pase al agua. La columna a contracorriente tiene 3 etapas de equilibrio. El gas que entra tiene una tasa total de flujo de 10 kmoles/h y contiene una fracción molar de amoniaco de 0.0083. la corriente de agua en la entrada contiene una fracción molar de amoniaco de 0.0002. deseamos que el gas a la salida contenga una fracción molar de amoniaco de 0.0005. calcular la tasa de flujo de líquido necesaria ¿Es posible calcular el flujo mínimo de agua? Solución: Esquema del problema

Procedimiento a) Nombrar el trabajo b) Seleccionamos los componentes c) Establecemos Operation: Equilibrium column Simple absorber /stripper Number of stages: 3 Feed stages: 1,3

d) En Properties > Select thermodynamics values, se escogió: K-value: Raoult’s law Vapour pressure: Antoine Enthalpy: Ideal Las demás lengüetas se dejan tal como están e) En Feeds, se han colocado los siguientes datos

Después de probar con datos, se calculó que al absorbedor deben ingresar 359.1 Kmol/h de agua en total. Para que la fracción molar de amoniaco a la salida sea mínima, se ha fijado como condiciones 1 atm de presión y 0ºC de temperatura. f)

En Specifications, los datos se fijan como se vio en clase.

g) La tabla de resultados es la siguiente. Corriente

Agua

Gas con amoniaco

Etapa Presión(atm) Fracción de vapor (-) Temperatura (C) Entalpía (J/Kmol) Entropía (J/Kmol-K)

1 1 0 0 -45820000 -123693

Gas empobrecido

3 1 1 0 -726978 -2147.21

Liquido enriquecido

1 1 1 0.118011 -723100 -2145.09

3 1 0 0.0667114 -44600000 -122659

Flujos molares (Kmol/h) Corriente

Agua

Aire Agua Amoniaco Flujo molar total

0 359.028 0.07182 359.1

Gas con amoniaco 9.917 0 0.083 10

Gas empobrecido 0.00060582 3.9502E-06 5.7677E-07 0.00061035

Liquido enriquecido 9.9186 359.028 0.154822 369.102

Fracciones molares Corriente

Agua

Aire Agua Amoniaco

Gas con amoniaco

Gas empobrecido

0

0.9917

0.992583

Liquido enriquecido 0.0268723

0.9998 0.0002

0 0.00830002

0.00647205 0.00094498

0.972708 0.00041945

Se puede calcular el flujo mínimo de agua haciendo que el proceso tenga muchas etapas, el máximo número de etapas que soporta el ChemSep es 300. Hallamos las fracciones molares con 300 etapas Corriente Aire Agua Amoniaco

Agua

Gas con Gas Liquido amoniaco empobrecido enriquecido 0 0.9917 0.992595 0.0268723 0.9998 0 0.00647165 0.972708 0.0002 0.00830002 0.00093372 0.00041945

Los pasamos a relaciones molares Sustancia Amoniaco

X2 0.00020004

De donde

Aquí X2 (máximo) =0.00020004 Operando

De donde

Sabemos que

Entonces

Entonces el flujo mínimo de agua es

Y1 0.00836949

Y2 0.00093459

X1 0.00041963

2. Se va a procesar 10.9 kmoles/h de una solución acuosa de amoníaco en una columna de desorción. La alimentación contiene 0.90 kmoles de amoniaco por hora y 10 kmoles de agua por hora. Se desea que la corriente de agua a la salida contenga una fracción molar de amoniaco de 0.010.Se va a utilizar una corriente de aire puro con una tasa de flujo de 9 Kmoles/h. la operación es a 40ºC y 745 mmHg. Calcular el número de etapas teóricas necesarias Solución: Esquema del problema

Procedimiento a) Nombramos el trabajo b) Seleccionamos los componentes c) Establecemos Operation: Equilibrium column Simple absorber /stripper Number of stages: Lo dejamos en blanco por el momento Feed stages: Lo dejamos en blanco por el momento d) En Properties > Select thermodynamics values, escogemos: K-value: Raoult’s law Vapour pressure: Antoine Enthalpy: Ideal Las demás pestañas se dejan tal como están

e) En Feeds colocamos los siguientes datos

f)

En Specifications, al igual que en el problema anterior, los datos se fijan como se vio en clase.

Después de probar valores, se concluye que el número de etapas más conveniente es 1, ya que con 2 la fracción molar de amoniaco obtenida es 10 veces menor que el valor pedido.

g) La tabla de resultados es la siguiente

Corriente

Solución

Etapa Presión (atm) Fracción de vapor (-) Temperatura (ºC) Entalpía (J/Kmol) Entropía (J/Kmol-K)

Aire

1 0.9803 0.026916 40 -40280000 -106067

Aire enriquecido Solución empobrecida

1 0.9803 1 40 436037 1592.3

1 0.9803 1 20.5698 -131656 3100.81

1 0.9803 0 30.4113 -42240000 -113179

Flujos molares (Kmol/h)

Corriente

Solución

Aire

Aire enriquecido

Solución empobrecida

Aire Agua Amoniaco

0 10 0.9

9 0 0

8.75487 0.252311 0.83121

0.245127 19.7262 0.696903

Flujo total

10.9

9

9.83839

20.6682

Fracciones molares

Corriente Aire Agua Amoniaco

Solución

Aire

Aire enriquecido

Solución empobrecida

0

1

0.889868

0.0118601

0.917431

0

0.0256456

0.954421

0.0825687

0

0.0844863

0.0337185