Fondamenti delle operazioni di separazione - esercizi di separazione

22 giugno 2005 (es 1)

Due correnti F1 e F2 di portata pari rispettivamente a 150 e 50 Kmol/h. Le fumane costituite da una miscela binaria il 90% in moli del componente 1 e la seconda del componente 2 puro, vengono miscelate negli approcciattura poi ottenua una corrente F3 di composizione X₁₃ = 0,08 e composizione media corrente e il 90% del componente 1 entrante

m_v = 4; 2; 8

m_e = 2

quindi v = m_v - m_e = ^{6 gradi di liberta}

• F1
• F2
• F3

F₁ + F₂ - F₃ + F₄

• F1 = 150 Kmol/h
• F2 = 50 Kmol/h
• X₁₁ = 0.9
• X₁₂ = 1
• X₁₄ = 0.08

F4 = F4₁₁ + F₁₂x₁ + F₁₂x₁ = 0.1F4₁₁

F₁₃ = X₁₂ = 7 _8Kmol/h

X₁₃ = = 0.35

22 giugno 2005 (es 1)

16 Settembre 2008 (Es 1)

In un recipiente aperto sono inizialmente presenti 50 kg di un composto liquido a 30°C e 1 atm. A partire dall'istante t=0 il recipiente viene alimentato con due correnti costituite dallo stesso composto e con le seguenti caratteristiche:

• F₁: 20 kg/h
• T₁: 80°C
• F₂: 50 kg/h
• T₂: 8°C

Calcolare la massa e la temperatura del liquido all'interno del recipiente dopo 2 e 8 ore, nell'ipotesi di adiabaticità del recipiente.

dm = F₁ + F₂

dt

dm = F₁ + F₂

dt

dm = m₀ + (F₁ + F₂)t

t = 2h => m = 190 kg

t = 8h => m = 610 kg

dm(h) = F₁h₁ + F₂h₂

dt

hdm + mdh = F₁h₁ + F₂h₂dt

hdm + (m₀ + F₁F₂³) dh = F₁F₁h₂h₂dt

Ipotesi:

• Resa tutto liquido
• T_a: 30°C
• P_R: 1 atm
• Compuesto puro liquido
• h₀ = Φ
• h_e =

Quindi

∫ (T - T_R)d + (m₀ + dt) ∫ dT = cpF₁F₁F₁F₁F₁F₁F₁F₁F₁ cpF₂ cpF₂ 30

β

∫ (T - 30) ∫ d + (m₀ + dt

dt = 2500

dT

dT

t_α

dT

dmotal

+∫ log (∘)

–∫ log (m₀ + dt / m₀

> β - dT (T - 30)

[β = α / d (m₀total

+ dt

m = -

β - (m₀ + dt)²

[β + (30 / d

t = 2h = T = 56.315°C

t = 8h = T = 67.78°C

h₂ = c_pl (H₂O) (T₂ - T_R) = 4.86 Kcal / Kg

h₃ = c_p (C₄H₆COOH) (T₃ - T_R) = 4.18 Kcal / Kg

quindi Q = F₂h₂ - F₃h₃ = -580 Kcal / h

4 Febbraio 2004 (ES 2)

100 Kmol/h di una miscela liquida contenente il 50% in mole di benzene, il 30% di toluene e il 20% di o - xylene vengono parzialmente vaporizzati in un’apparecchiatura equivalente ad una torre di rettifica operante a 100 e 1atm. Determinare la portata e le composizioni delle correnti uscenti.

tabella

• BENZENE A: 4.007 B: 1789,5 C: 220,79
• TOLUENE A: 4.017 B: 3096,52 C: 219,68
• O*XYLENE A: 4.104 B: 3375,57 C: 257,68

diagramma

F = V + L

• F_BZ = V y₁ + L x₁
• F_TOL = V y₂ + L x₂
• F_XYL = V y₃ + L x₃

• y₁ = Ps₁ (1) / S Ps
• y₂ = Ps₂ (2) / S Ps
• y₃ = Ps₃ (3) / S Ps

V = 39.1874 Kmol/h

L = 60.8126 Kmol/h

• x = exp ( A-B / T+C )

• d₁ = 4.1777
• d₂ = 0.732
• d₃ = 0.261

S = 1.3832^-13

x₁ = 0.3933

x₂ = 0.3352

x₃ = 0.2915

&

25 Febbraio 2004 (ES 1)

Un recipiente agitato contiene 300 Kg di una miscela liquida binaria col 32% in peso del I conpro mente. A partire da un istante t = 0 io recipiente irne alimentato con una constante liquida costituata dagli stessi component, di conposizione x_F = 0.14 e portata F = 10 kg/h. Determinare l'andamento nel tempo della conposizione della miscela pesente all'inteno del recipiente, e la varice che si raggiunge dopo 5 ore dall'imnissione dell'alinentazione.

diagramma

M_o = 300 Kg

X₁ = X_o = 0,32

• dM = F dt
• dxM = Fx_F - Fx

15 Gennaio 2005 (ES. 2)

100 Km_el/h di una miscela binaria equimolare vaporizzata al 30% devono essere distillate in una colonna a stadi continui correlente per ottenere un prodotto al top al 95% e un estratto al 5% dei componenti più volatili. Sapendo che la colonna dovrà funzionare con un rapporto V_n+1/L_n per 2.5% calcolare:

1. Il rapporto di riflusso minimo e quello effettivo
2. Il numero di stadi teorici

Si scriva il bilancio e si riporti (L, V, L', V') all'interno della colonna. Si assume che la volatilità relativa sia costante e pari a 3.

_{F = 100 ZF = 0.5 XB = 0.05 Yn+1 = 0.95}

R_f = -0.3 M = Lambda ^{Delta + Lambda} - 2.33

y=d x dX = Lambda x / Lambda x + (1-x) Y = Lambda x / Lambda x + 1 - x y - mx + z_f X_b = -0.85 Y = 3.65

Lambda + stair alpha e^{- alpha} E = 2.5 E = M M = 5. Lambda = 0.4 delta N = 6

16 Dicembre 2004 (ES 2)

Si vuole progettare una colonna di stripping per ridurre da 66.7 a 10 g/m³ la concentrazione di un inquinante contenuto in una corrente acquosa, che porta 5 m³/h di acqua da depurare. Viene impiegato come corrente gassosa l'aria: (solvente) che viene fatta entrare dal basso della colonna con una portata molare del solvente (aria) L = 5*10³ mol/h e H₂O (liquido). Si conosce il numero teorico di contatti N. Lo scopo termodinamico in una colonna a piatti è far si che l'equilibrio si verifichi più volte. In un caso L_1 e G_1 rimangono invariati va già bene e che l'operazione viene condotta in una direzione sopra come ordinata sono variabili operative. Posiziono grafico a destra da x_n y_n+1 che capita di calcolare, la zona di lavoro (curve idealmente nell'equilibrio e alla combinazione dell'inquinante si molla associata liquida usante.

Trasferimento di lieve entrata: due resolo sole moli

Y = mx

(_L⁄^G)^x (_L⁄^G)^x

zona di lavoro in condizioni effettive

Supponiamo di non conoscere y_n, ma di conoscere interstadio di lavoro limite che poi non ci occorre con la retta di lavoro (I_0 massima e retta di equilibrio forniscono almeno L proportional y_n si può cambiare la retta di lavoro diminuendo il rapporto L e cioè aumentando G.

Se il gas non fosse stato puro lo avrei dovuto rendere puro. Posso anche cambiare gas (corrente di servizio). H₁ di partale dal solvente e dal soluto acqua e sempre essere ad un equilibrio.