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Taller 1 (Parte 1 ) Balances de Materia y Energía. 20 23 - 1
- Se produce etanol 100% absoluto a partir de una mezcla de 95% de etanol y 5% de agua utilizando el proceso de destilación Keyes. Se añade un tercer componente, benceno, para reducir la volatilidad del alcohol. En estas condiciones, el producto sobrante es una mezcla de punto de ebullición constante con un 18.5 % de etanol, 7.4 % de agua y 74.1% de benceno. Utilice los siguientes datos para calcular el volumen de benceno que deberían alimentarse a la torre de destilación para producir 250 litros de etanol absoluto: p (100% alcohol) = 0. g/cm^3 ; p (benceno)=0.872 g/cm^3
- Puede obtenerse una pasta de proteína vegetal libre de aceite a partir de semilla de algodón, usando hexano para extraer el aceite de las semillas limpias. Conociendo una alimentación de semilla de algodón cruda que consiste (en peso) en: 14% de material celulósico, 37% de pasta y 49% del aceite; calcular la composición del extracto de aceite que se obtendrá utilizando 3 lbm de hexano por cada lbm de semilla cruda.
- Se produce café instantáneo de acuerdo con la figura. El café molido y tostado se carga con agua caliente a un percolador, en donde se extraen los materiales solubles en agua. El extracto se seca por aspersión para obtener el producto, y los residuos sólidos se decantan parcialmente, antes de enviarlos a incineración o desecho. Por razones de simplicidad, supóngase que el café no contiene agua, únicamente materiales solubles e insolubles. La carga normal es de 1.2 lbm de agua por lb de café. Como una aproximación razonable, puede suponerse que la razón entre materiales solubles y agua en las dos corrientes que salen del percolador es identifica. Lo mismo puede decirse del separador y la prensa, pero no del secador. a. Con la información anterior y las suposiciones indicadas, ¿está completamente especificado el problema? b. Supóngase que no nos interesan las corrientes 3,4 y 5, de manera que es posible incorporar al percolador, separador y mezclador en una “caja negra” única. Calcule la proporción de solubles recuperados contra solubles perdidos en la corriente de descarga.
(^1) Benceno : 0 , 741 Etand =^0 , (^95) > Etano:^0 , 185 4 Agua =^0 ,^05 > Agua:^0 , 074 Benceno:^100 % + 1 2 7 Etanol:^100 %^3 250h (^) · Etanol:^ FIE =^ FsE^ +^ FiE =>^ WiFi =^ west3^ + (^) WExF4 1
H20 :^ FiHzO = FultzO =>^ WH20 1 F1 = WH204F4 2
Benceno :^ FaBe =^ F^ Be^ =>^ Becke =^ WBpF4 3 Total:^ F1 +^ Fz =^ F3 + F4 =>^ F1 +^ Fz = F3 + (^) F4 4 Tomando (^) en cuenta (^) que en (^3) se (^) produce solo etanol (^) WSEz =^1 Densidad del^ etanol^ =^0 , (^789) glams Densidad (^) del Benceno =^0 , (^872) glcm
=> con la densidad del Etanol hallamos
F3 :
250 X x 0 , 785/x00cmx1k9 I 196. 25 kg =^ Fa
cm3 Xh (^) #0a
De 1 :^0 , 95 F =^11196. (^) 25kg) + (^0) , 18374 => (^) F1 =^196.^2319 +^0118374
De 2 :^0 , 05 F1 =^0 , 07474 0 ,^95
=> (^) De 1 en 2 :^0 , 05
. (^) 25kg +^0 , 185
F4)
(^0) , 0526(196. 23k9 + 0 , (^) 78574) =^0 , (^07474) (^10) , (^) 32275k9 +^9 , 731x18374 =^0 , 07474
9), 731x103^74 -^0 ,^07474 =^
- 10 ,32275k
- 0 , 06426974 =^ +18, 32275k
#4 =^160 , 62kg
=> (^) Anora reemplaco en^1 :^ F1 =^196.^2319 +^0118374 =^196 ,25kg^ +^160 ,^ 62kg101185)^ =^137 ,^ 86k (^0) , 95 0 , 95 De 4 :^ F2 =^ f3 + (^) #4 -F1 =>^ F2= 196. (^25) + 160 , (^) 62kg - (^237) , (^) 86k F2 =^119.^01 KG => (^) con la (^) densidad del benceno
y F^
hallo el^ volumen. Y (^) porque por esa (^) corriente solo (^) se tiene Genceno. & (^119) , 01 g = (^136) , 48 L (^0) ,8729x 1009 1L Rtall:^ para producir 2501 de etanol (^) absoluto,la torre (^) de destilacion debe ser alimentada con (^136) , 48 1^ de Genceno. => 316 mHex 1 com (^) sem => (^) F1 = 316m F2 =^ 116m
> 5 MCelvlsico :^100 %
T Hexano:^100 % >^4 Pasta^ pura>^ :^100 %
M. CelvloSICO^ :^0.^14 2 >^3 > Extracto/aceite
pasta :^0 ,^37
S
Acelte: Acelte:^0.^49 Hexano:
I # # (^) process Global 216m (^) nexano
variables 8 z 4 15 10 1 I6m^ semillas
Balances -^4 -^3 -^2 - 9 -^5 (limpias) respecificas H flujOS
- (^1) O O - 1 - 1 2 = (^) + G composiciones
- 4 - (^1) S - 4 - 4 T (^) F
relaciones O^ -^1 *^ O^ -^1 O
- 1 + (^3) + 2 O G 1 TON Cascarilla:^0 , (^04 ) 7 Hexano:^7 Fibra:^0 , (^10) I (^) Having: Harina:^0 , (^37) Acelte : (^) V Acelte :^0 ,^49 impleza de Extraccion^ & Hexano: 0 , 005 3 &^ > T Semillas^ por solvente (^) Harina: 0 , 995 4 # Basura (^2) V E Cascarilla : Hexano: (^) Hexano: (^1) Fibras:^ Acelte:
6
Recuperation de solvente Acelte (^) puro:^1 5 W 1 TON Cascarilla:^0 , 04 Hexano: 1 Fibra:^0 , 10 Harina:^0 , (^37) V Hexano: (^0) , 005 Acelte^ :^0 ,^49
limpieza^ de^ ,^ Extraccion^ > Harina:^0 ,^995 Semillas (^) por solvente V Basura E Cascarilla : Fibras: Recuperacion de (^) solvente ~ Acelte^ puro^ :^1 Ecuaciones (^) I: E Flora:^ If =^ Ef^ =>^ WyF = Wf "Fa I^ =>^ como^ tengo s^ ecuaciones (^6) incognitas , voy a^ usar Acelte:^ FAC'^ =^ FAC'^ +WAc'Fi =^ WACFi 2 una^ ecuacion^ de^ apoyo. Harina:^ FH"^ =^ FH3 =^ WHF1 =^ WH3Fz^3 WAc^ +^ WHS^ =^16
[ Cascarillas:^ FC^ =^ Fi^ =>^ wifi = with 4 &^ para este^ ejerciclo no es necesario hallar FlujOS : (^) Fi = F2 + (^) Fe 5 estos datos,pero si quislera ya tengo los datos.
De 2 :^ WAC'F1 = E3 De 3 :^ WH'F1 = F
WAC3 WHE
De 6 :^ WH^ =^1 -^ WACS
De 6 en 3 :^ WH'Fi
1- WAC
Igualando
2 y 3 :
WAIF =^ WHI^ =^0 ,^49 =^0137 => (^0) ,4911-WAc) =^0 , 37 WACS WACS (^) 1- WAC WACS (^) 1- WAC (^0) 49-0, 49WAc =^ O37WAC
- (^0) , 49WAC3-0,37WAc3 = (^) -0, 49
- (^0) , 86WAc = (^) -0, 49 WAC3 =^0 , 5698 Reemplazando en^6 :^ WH"^ =^1 - 015698 =^0 1 · (^) como tengo
fi en^ Ton, lo^ paso a^ 16m:
# =^ XON^ x10009^ +^2 ,^2046226 16m^ =^ F1 =^2204 , 622616mih
TON 9
· Reemplazo los datos en 203 : (^) WHF1 = (^) F 3 = (^0) , (^3712204) , 622616m) = (^) F3 = 1896. (^) 118916mih WHE (^0) , 4302
De 3 : Fl - F3 = F
↑ Reemplazando :^196 ,^1109 -(204,^6226 =^ F2^ =^308 , 503716mih Ecuaciones II: E Harina: FH3 =^ FH8 =>^ WH3F3 =^ WH8Fz 1 E (^) E Acelte:^ FAC" =^ FACT =>^ WACF3 =^ WAC"F4 2 e Hexano:^ FHx* + (^) FHxt = FHxz =^ WHX F6 + WhyEt = (^) WHx +
FlujOS :^ #3^ +^ F7^ +^ F6^ =^ F4^ +^ Fz^ 4
solubles
- (^2) Insolubles Hz solubles (^2) V insolubles T 4 6
1 Y 2 3 1 11 H20^ H2O solubles #CO^ solubles H20 solubles^ H20 (^) Insolubles 3 10135)^3 H20 (^1) 10 , 20)^ W (^12) solubles ~ 8 5 olubles solubles insolubles solubles^ H20^3 >^ solubles H H20 (^) H Insolubles (^10) , 50 (^13 7) HzG solubles H20 G^ V 10 solubles
insolubles solubles^4 >^
H H20 (^) Z H insolubles 7 P V Insolubles^10 ,69) H (^2) H 18 insolubles (^) & H
percolador Mezclador^ Separador secadori^ prensa^ secadorz^ Global^ proceso
variables z^6 ②^4 &^7 11
Balances -^3 -^2 -^3 -^2 -^3 -^3 -^3 -^16 respecificas O flujOS O O (^) O O O^ O O - 4 composiciones O I
relaciones -^21
- 3 + 3 + 3 +^1 + 2 + 2 + 6 + 2
- Wasolubles =^ Wi^ solubles^2.^6 , 5 3.^718 W3H20 W4Hz0^ solubles^ solubles H20 (^) H cafelom =^1
Hzolom 1. 2
a De^ acuerdo a lo obtenido en^ los^
grados de libertad^ el^ problema esta subespecificado. (^1 2 3 4) process Global 1. 7. 2 16m H
variables *^4 7 5 17 10 1 I6m^ cate
Balances - 3 -^2 - 3 - 2 - 18 - 3 respecificas 2.^ Waltz0^ =^ W+^ H flujOS g (^) O 8 O^ O (^) O composiciones
- 2 I - 1 - 2 - 4 - (^1) 6) El (^) problema esta
relaciones -^11 -^1
2
O -^2 -^1 subespecificado.
↑ 2 + 1 + 1 + 1 + 1 + S
V4 (^) V3 Uz U M M M M z H20^6 H2O^4 +O^2 H 9 4 7 3 5 2 3 1 I 2 [ [ [ [ Azucar=^0 ,^65 H20 =^0 ,^35 50000 16/n Azucav=^0 , 5 H20 =^0 , 5 (^1 2 3 4) process Global
variables 5 5 5 5 14
Balances -^2 - 2^ -^2 -^2 - z -^2 respecificas flujOS
- 1 O O (^) O - 1 - I composiciones
- (^1) O O - 1 - 2 - 2
relaciones g S^ O^ O^ -^4 -^4
- 1 + 3 + 3 + 3 - 1 - 1 V4 (^) V3 Uz U M M M M z H20^6 H20^4 H20^2 H 9 4 7 3 5 2 3 1 I 2 [ [ [ [ Azucar=^0 ,^65 Azucar Azucar^ Azucar H20 =^0 , 35 H2O^ H^ H20 (^50000) 16/n Azucav=^0 , 5 H20 =^015 V4 (^) V3 Uz U M M M M H20 H20 H20 H (^4 3 2 ) 2 [ [ [ [ Azucar=^0 ,^65 H20 =^0135 50000 16/n Azucav=^0 , 5 H20 =^0 , 5
De 1 :^ WsAFz =^ WSA =^01 5306 x47115, 3846 =^0 , 5652 =^ WSA FS 44230 , 7692 Ecuaciones 3 : Azocar:^ FsA^ =^ F7A =>^ WsAFs =^ W+ Af7 1 Agra:^ Feltro^ = (^) FohzO + (^) FehzO = (^) WSH2Ofs = (^) WohzOff + (^) WehzOft 2 Y = F Flujos
: F5 = Fo + Fz 3
=> (^) F5 - F6 = F7 => (^44230) , 7692 - (^2884) , 6154 =^41346 , 153816m/h = F De 1 :^ WsAFs = (^) WzA + 0 , 3652 x44230, 7692 = (^0) , 6046 = WEA F7 (^41346) , 1538 Ecuaciones 1 : Azocar:^ FzA^ = FgA =>^ WAFz = WgAFa 1 Agra:^ Feltro^ = Fghz0 +^ FahzO^ = (^) WezOfz = WqHzOfq +^ WaHzOFz^ 2 Flujos:^ Fz^ = Fg +^ Fo^3 => (^) WzAfF =^ WaA = 0 ,^6046 x^41346 , 1538 = (^0) , 6496 =^ WaA F (^38461) , 5385 ~^0 , 65 F1 =^50 %^ Azucar F3 =^53 ,^06 %^ Arcar F3 =^56 , 52 %^ Azucar #7=^60 , 46 %^ Azucar Fq =^05 %^ Azucar
Grados de (^) libertadad (^) para (^) ejerciclos 1 y 2
1 Benceno :^0 ,^741 Etand =^0 , (^95) > Etano:^0 , 185 4 Agua =^0 ,^05 > Agua:^0 , 074 Benceno:^100 % (^) + 1 & 2 -^ Etano : (^100) % (^3) 250h
variables:^7
Balances:^ -^3 v. especificas: flujOS : -^1 composiciones:^ -^
iMiralo como datos (^) que te da el ejercicio
relaciones:^ O
- (^1) => El (^) problema esta^ sobreespecificado.
> 5 MCelvlsico :^100 % =>^316 mHex
T (^1) com sem Hexano:^100 % 4 Pasta^ pura^ :^100 %
=> (^) F1 = 316m
M. CelvloSICO^ :^0.^14 2 >^3 > Extracto/acette F2 =^ 116m
pasta :^0 ,^37 S Acelte: Acelte:^0.^49 Hexano:
variables:^ z
Balances:^ -^4 v. especificas: flujOS : - 2 composiciones:^
relaciones:^
- 1 O =^ El (^) problema esta (^) especificado correctamente.
