14Sett2010 soluzione

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IMPIANTI CHIMICI PER L'ENERGIA E L'AMBIENTE Tema A – 14 Settembre 2010 Colonna Bicomponente Svolgimento E’ possibile, attraverso l’uso del modello di Wilson, calcolare i coefficienti di attività dei due composti nella fase liquida di alimentazione che si trova al punto di bolla a TF =389.823 K: exp exp E TE TT TE T T TE EE ET E V V RT V V RT λλ λλ −Λ= −  −Λ= −  TEΛ = 1.608380271 ETΛ = 0.501144999 ln 1 ln( ) ln 1 ln( ) E ETT T T TE E T T TE E ET T E T TE E E ET T E E T TE E ET T E zzzz z z zz zzzz z z zz γγ γγ ⋅Λ= − +Λ ⋅ − + = > +Λ ⋅ Λ ⋅ +  ⋅Λ= − Λ⋅ + − + = >  +Λ ⋅ Λ ⋅ + Z ZT TγE Eγ 0.7 0.3 1.009429 1.016622 La relazione di equilibrio L/V può quindi ragionevolmente essere rappresentata dall’equazione di Raoult. ()vap ii iPy P T x⋅= ⋅ Devono essere rispettati i bilanci materiali sia totali che per la specie volatile: F DB F DB Fz Dx Bx = + ⋅ = ⋅ +⋅ Assumendo come base di calcolo una Kmole di alimentazione: ( )FB DB F DB BFD Fz xD xx =+= >=− ⋅−= − E’ utile calcolare le temperature di ebollizione in testa e in coda della colonna ed in prossimità dell’alimentazione. La temperatura del distillato è la Teb D . L’equazione risolutiva è: 11 1 ()1 1 1K vapNc Nc Nc DDi i i i i eb ii i PTy kx x TP= = = = = > ⋅= = > ⋅ = = > =∑∑ ∑ La temperatura del residuo è la Teb B . L’equazione risolutiva è: 11 1 ()1 1 1K vapNc Nc Nc BBi i i i i eb ii i PTy kx x TP= = = = = > ⋅= = > ⋅ = = > =∑∑ ∑ La temperatura dell’alimentazione è la T eb F . L’equazione risolutiva è: 11 1 ()1 1 1K vapNc Nc Nc FFi i i i i eb ii i PTy kx z TP= = = = = > ⋅= = > ⋅ = = > =∑∑ ∑ La temperatura della testa della col onna è la temperatura di rugiada del vapore (che ha la composizione del distillato per l’ipotesi di condensatore totale) T dew D . L’equazione risolutiva è: 11 1 1 1 1K () Nc Nc Nc…