Esercizio 5 - Fenomeni di trasporto

Esercizio 5

Un processo di distillazione viene realizzato utilizzando due unità in serie, secondo lo schema riportato in figura:

La prima colonna di distillazione viene alimentata con 100 kg/h di una soluzione (F₁) con composizione in massa pari a: acqua 50%, alcool etilico 50%.

Il prodotto di testa (D₁) viene allontanato con portata di 40 kg/h e composizione in massa pari a: acqua 10%, alcool etilico 90%.

Il prodotto di fondo (R₁) viene mescolato con 30 kg/h di una soluzione (F₀) con composizione in massa pari a: acqua 70%, alcool etilico 30%.

La soluzione così ottenuta (F₂) viene inviata ad una seconda colonna di distillazione che produce una portata di 30 kg/h di distillato (D₂) con composizione in massa pari a: acqua 40%, alcool etilico 60%.

Si determinino:

• Le portate e le composizioni di prodotto residuo ottenute, rispettivamente, dall’unità 1 e 2;
• La portata e la composizione della corrente che alimenta la seconda unità.

Esercizio 5

Un processo di distillazione viene realizzato utilizzando due unità in serie, secondo lo schema riportato in figura:

La prima colonna di distillazione viene alimentata con 100 kg/h di una soluzione (F₁) con composizione in massa pari a: acqua 50%, alcool etilico 50%.

Il prodotto di testa (D₁) viene allontanato con portata di 40 kg/h e composizione in massa pari a: acqua 10%, alcool etilico 90%.

Il prodotto di fondo (R₁) viene mescolato con 30 kg/h di una soluzione (F₀) con composizione in massa pari a: acqua 70%, alcool etilico 30%.

La soluzione così ottenuta (F₂) viene inviata ad una seconda colonna di distillazione che produce una portata di 30 kg/h di distillato (D₂) con composizione in massa pari a: acqua 40%, alcool etilico 60%.

Si determinino:

• Le portate e le composizioni di prodotto residuo ottenute, rispettivamente, dall’unità 1 e 2;
• La portata e la composizione della corrente che alimenta la seconda unità.

Esercizio 5

Dati: processo di distillazione

F₁ Ṁ_FA = 100 Kg/h

D₁ Ṁ_D1 = 40 Kg/h

F_o Ṁ_F0 = 30 Kg/h

D₂ Ṁ_D2 = 30 Kg/h

wh_FA = 0,5 w_FA = 0,5

wh_H2O = 0,1 w_H2O = 0,1

wh_Ae = 0,1 w_Ae = 0,3

wh_Ac = 0,4 w_Ac = 0,6

• Le portate e le composizioni di prodotto residuo ottenute, rispettivamente dall'unità 1 e l'unità 2.
• La portata e la composizione che alimenta la seconda unità.

R₁ F₂ R₂

Bilanci

Bilancio totale sistema Ṁ_FA = Ṁ_D1 + Ṁ_D2 + Ṁ_RES

Bilancio totale unità 1 Ṁ_FA = Ṁ_D1 + Ṁ_RES ➔ Ṁ_R1 = 60 Kg/h

Bilancio totale unità 2 Ṁ_F2 = Ṁ_D2 + Ṁ_RES ➔ Ṁ_R2 = 60 Kg/h

Bilancio totale mix Ṁ_RES + Ṁ_F0 = Ṁ_F2 ➔ Ṁ_F2 = 90 Kg/h

Bilancio H₂O unità 1 Ṁ_FAH2O = Ṁ_FH2O + Ṁ_RH2O ➔ wh_H2O = 0,77 ➢ ∑wi=1 allora W_AE = 1-0,77 = 0,23

Bilancio H₂O mix Ṁ_FH2O + Ṁ_RH2O = Ṁ_F0H2O ➔ wh_H2O = 0,75 ➢ ∑wi=1 allora W_AE = 1-0,75 = 0,25

Bilancio H₂O unità 2 Ṁ_F2H2O = Ṁ_RH2O + Ṁ_F0H2O