Sol TemaA 27Maggio2013

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1 IMPIANTI E PROCESSI CHIMICI Tema preappello-Maggio 2013 (Colonna binaria) I dati del problema sono F=t/giorno , ZF=0.7, XD=0.95, XB=0.04 feed PMM kg/kmol F t/day F kg/day F kmol/day F kmol/s C3H6 0.505 42 42.99 54.31 54310 1263.31705 0.014622 C3H8 0.495 44 Effettuiamo alcuni calcoli preliminari per caratterizzare il problema. I bilanci sono scritti per la specie più volatile (Benzene): F DB F DB Fz Dx Bx = + ⋅ = ⋅ +⋅ da cui si ottiene: ( ) ;FD BD Fz xB DFBxx ⋅−= = −− F= 0.014622 kmol/s D= 0.006968 kmol/s B= 0.007654 kmol/s i i i x yK = ; poiché si ipotizza eq L/V ideale (legge Raoult, P*yi=Pvap i*xi) ()vap ii i i yPTK xP= = le equazioni risolutive sono: () 1 1() ii i i i i k T x temperatura di ebollizione y temperatura di rugiadakT ⋅= = ∑ ∑ azzerando le equazioni rispetto a T si ottengono le temperature seguenti: Teb D= 318.8661 K Teb B= 326.2366 K Teb F= 322.5873 K Tdew D= 318.9233 K In corrispondenza ti tali temperature è valutabile il valore della volatilità relativa e quindi noti questi tre valori di riferimento il valore medio di colonna. ( ) 1336 36 36 38 38 38 ( ) () ();;;( ) () () C H dewD C H ebF C H ebB D F B DFB C H dewD C H ebF C H ebB kT kT kT kT kT kTα α α α ααα= = = = ⋅⋅ 2 αD= 1.201055 αF= 1.198001 αB= 1.194997 <α>= 1.198013 Per prima cosa va calcolato il rap porto di riflusso minimo (Rmin) : essendo la q-line una linea verticale (q=1) il punto di incontro avrà la stessa ascissa dell’alimentazione x i=zF, e la y i è calcolabile imponendo la relazione di equilibrio: ( )11 i i i xy x α α ⋅= + −⋅ min min min 1 1- Di Di Di Di Di Di xyR R xx xy xxR xy xx −=+− − −= − − xi= 0.505 yi= 0.549998 Rmin= 9.155902 Ora affrontiamo il calcolo di Nmin, cioè il numero minimo di stadi teorici necessari per effettuare la separazione, grazie alla formula di Fenske. ( ) ( )…