SIMULACION CHEMSEP

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

E.A.P: INGENIERIA QUIMICA

Transferencia de Masa II

EXTRACCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO EN AGUA USANDO ACETATO DE ETILO COMO SOLVENTE

PROFESOR: Manuel Otiniano

ALUMNOS:

Matellini Delgado, Mirella 07070133

Mostajo Vásquez , Renzo Alejandro 01110170

Paico Albites, Katherine Stefanny 08070089

Rojas Vásquez, Mariela 09070176

FECHA DE REALIZACIÓN: 18/02/14

SIMULACION CHEMSEPEXTRACCIÓN DE ÁCIDO ACÉTICO EN AGUA USANDO ACETATO DE ETILOCOMO SOLVENTE

OBJETIVO: OBTENER UNA RECUPERACIÓN DE 98.5% VARIANDO EL NÚMERO DE ETAPAS

I. PROCEDIMIENTO:

1) Darle un título al trabajo ”simulación” con TITLE

2) Luego en la opción COMPONENTS se ponen los componentes de la mezcla (wáter, aceticacid y ethylacetate)

3) En OPERACIÓN se selecciona :

- TYPE OF SIMULATION: equilibrium column- OPERACIÓN: simple extractor- NUMBER OF STAGES: 14- FEED STAGE : 1,14

4) En PROPERTIES se selecciona únicamente ACTIVITY COEFFICIENT (NRTL) ingrese los parámetros.

5) En ALIMENTACIÓN inserte las alimentaciones correspondientes (MASS FLOWS, NAME, STAGE, TWO PHASE FEED, TEMPERATURE, FLOWRATES).

6) En SPECIFICATIONS se específica presión, eficiencia, etc.

7) CORRER EL PROGRAMA (CHECK INPUT AND QUICK SOLVE)

II. RESULTADOS

PARA 1 ETAPA:

CORRIENTE Alimentación Solvente Extracto Refinado

Etapa 1 1 1 1

Presión (bar) 1.01325 1.01325 1.1 1.1

Fraccion de fase Ligera (-) 0 1 0 0

Temperatura (K) 311 311 311 311

Flujo molar (kmol/s)

Acetato de etilo 0 0.094583 0.0910824 0.00350052

Agua 0.154192 0.0154193 0.036281 0.13333

Ácido acético 0.0138766 0 0.0100985 0.00377814

Flujo molar Total 0.168069 0.110002 0.137462 0.140609

Fracción molar (-)

Acetato de etilo 0 0.859827 0.662601 0.0248954

Agua 0.917435 0.140173 0.263935 0.948235

Ácido acético 0.0825651 0 0.0734638 0.0268698

Flujo másico (kg/h)

Acetato de etilo 0 30000 28889.7 1110.3

Agua 9999.97 1000 2352.97 8647.01

Ácido acético 2999.99 0 2183.2 816.799

Flujo másico Total 13000 31000 33425.8 10574.1

Fracción másica (-)

Acetato de etilo 0 0.967742 0.864292 0.105002

Agua 0.769231 0.0322582 0.0703937 0.817753

Ácido acético 0.230769 0 0.0653146 0.0772452

Fracciones de alimentación combinado (-)

Acetato de etilo 0 1 0.962989 0.03701

Agua 0.90909 0.0909096 0.213907 0.786094

Ácido acético 1 0 0.727733 0.272267

Liquido:

Peso molecular (kg/kmol) 0.168069 20.8895 20.8895

Densidad (kg/m3) 0 995.969 995.969

Viscosidad (N/m2.s) 0.917435 0.00067634 0.00067634

Capacidad calorífica(J/kmol/K) 21.4859 79418.7 79418.7

Conductividad térmica (J/s/m/K) 0.0825651 0.603393 0.603393

Tensión superficial (N/m) 0.841975 0.00355251 0.00355251

ETAPA 1

Vapor Densidad kg/m3 900.615

Liquido Densidad kg/m3 995.969

Vapor Viscosidad N/m2.s 0.00046893

Liquido Viscosidad N/m2.s 0.00067634

Vapor Peso Molecular kg/kmol 67.5456

Liquido Peso Molecular kg/kmol 20.8895

Vapor Capacidad calorífica J/kmol/K 145608

Liquido Capacidad calorífica J/kmol/K 79418.7

Vapor Conductividad Térmica J/s/m/K 0.269788

Liquido Conductividad Térmica J/s/m/K 0.603393

Tensión Superficial N/m 0.00355251

PARA 2 ETAPAS:

CORRIENTE Alimentación

Solvente Extracto Refinado

Etapa 1 2 1 2

Presión (bar) 1.01325 1.01325 1.1 1.1


Temperatura (K) 311 311 311 311


Acetato de etilo 0 0.094583 0.0922053 0.00237772

Agua 0.154192 0.0154193 0.0428451 0.126766

Ácido acético 0.0138766 0 0.012672 0.00120456


Fracción molar (-)

Acetato de etilo 0 0.859827 0.624179 0.0182413

Agua 0.917435 0.140173 0.290038 0.972518

Ácido acético 0.0825651 0 0.0857828 0.0092411


Acetato de etilo 0 30000 29245.8 754.17

Agua 9999.97 1000 2778.68 8221.29

Ácido acético 2999.99 0 2739.58 260.415



Acetato de etilo 0 0.967742 0.841266 0.0816565

Agua 0.769231 0.0322582 0.0799295 0.890147

Ácido acético 0.230769 0 0.0788049 0.0281961


Acetato de etilo 0 1 0.974861 0.025139

Agua 0.90909 0.0909096 0.252608 0.747392

Ácido acético 1 0 0.913195 0.0868053

Liquido:


Densidad (kg/m3) 0 995.905 995.706

Viscosidad (N/m2.s) 0.917435 0.00067652 0.0006753


Conductividad térmica(J/s/m/K) 0.0825651 0.599407 0.614922


ETAPA 1 2

Vapor Densidad kg/m3 904.86 887.793

Liquido Densidad kg/m3 995.905 995.706

Vapor Viscosidad N/m2.s 0.00048166 0.00042951

Liquido Viscosidad N/m2.s 0.00067652 0.0006753

Vapor Peso Molecular kg/kmol 65.3705 74.2961

Liquido Peso Molecular kg/kmol 21.3141 19.682

Vapor Capacidad calorífica J/kmol/K 142397 155636

Liquido Capacidad calorífica J/kmol/K 79974.4 77848.3

Vapor Conductividad Térmica J/s/m/K 0.282786 0.230678

Liquido Conductividad Térmica J/s/m/K 0.599407 0.614922

Tensión Superficial N/m 0.0049064 0.00498228

Gráfico N°1 Para la composición de la fase pesada (2 etapas).

Gráfico N°2 Para la composición de la fase ligera (2 etapas).

Gráfico N°3: Mc. Cabe Thiele (2 etapas)

PARA 3 ETAPAS:


Etapa 1 3 1 3

Presión (bar) 1.01325 1.01325 1.1 1.1


Temperatura (K) 311 311 311 311


Acetato de etilo 0 0.094583 0.0925081 0.00207487

Agua 0.154192 0.0154193 0.0449563 0.124655

Ácido acético 0.0138766 0 0.0134695 0.00040705


Fracción molar (-)

Acetato de etilo 0 0.859827 0.612905 0.01632

Agua 0.917435 0.140173 0.297854 0.980478

Ácido acético 0.0825651 0 0.0892413 0.00320172


Acetato de etilo 0 30000 29341.9 658.111

Agua 9999.97 1000 2915.6 8084.37

Ácido acético 2999.99 0 2911.99 88.002



Acetato de etilo 0 0.967742 0.8343 0.0745271

Agua 0.769231 0.0322582 0.0829014 0.915507

Ácido acético 0.230769 0 0.0827989 0.00996571


Acetato de etilo 0 1 0.978063 0.021937

Agua 0.90909 0.0909096 0.265055 0.734945

Ácido acético 1 0 0.970666 0.0293341

Liquido:


Densidad (kg/m3) 0 995.87 995.463

Viscosidad (N/m2.s) 0.917435 0.00067656 0.0006748




ETAPA 1 2 3

Vapor Densidad kg/m3 906.133 889.719 883.498

Liquido Densidad kg/m3 995.87 995.789 995.463

Vapor Viscosidad N/m2.s 0.00048544 0.0004355 0.00041615

Liquido Viscosidad N/m2.s 0.00067656 0.0006755 0.00067481

Vapor Peso Molecular kg/kmol 64.7256 73.271 76.5821

Liquido Peso Molecular kg/kmol 21.4448 19.8583 19.2935

Vapor Capacidad calorífica

J/kmol/K 141446 154107 159056

Liquido Capacidad calorífica

J/kmol/K 80145.8 78076.6 77346.1

Vapor Conductividad Térmica

J/s/m/K 0.286674 0.236485 0.217927

Liquido Conductividad Térmica

J/s/m/K 0.598188 0.61322 0.618696

Tensión Superficial N/m 0.00534091 0.00558828 0.00561129

Gráfico N°4:Representación de los flujos molares en 3 etapas


Gráfico N°6Para la composición de la fase ligera (3 etapas).


PARA 4 ETAPAS:


Etapa 1 4 1 4

Presión (bar) 1.01325 1.01325 1.1 1.1


Temperatura (K) 311 311 311 311


Acetato de etilo 0 0.094583 0.0926044 0.00197862

Agua 0.154192 0.0154193 0.0456688 0.123943

Ácido acético 0.0138766 0 0.0137356 0.00014096


Fracción molar (-)

Acetato de etilo 0 0.859827 0.609204 0.0156956

Agua 0.917435 0.140173 0.300435 0.983186

Ácido acético 0.0825651 0 0.0903608 0.00111819


Acetato de etilo 0 30000 29372.4 627.583

Agua 9999.97 1000 2961.8 8038.17

Ácido acético 2999.99 0 2969.52 30.4744



Acetato de etilo 0 0.967742 0.831992 0.0721673

Agua 0.769231 0.0322582 0.0838949 0.924328

Ácido acético 0.230769 0 0.0841135 0.00350433


Acetato de etilo 0 1 0.979081 0.0209194

Agua 0.90909 0.0909096 0.269256 0.730744

Ácido acético 1 0 0.989842 0.0101582

Liquido:


Densidad (kg/m3) 0 995.857 995.361

Viscosidad (N/m2.s) 0.917435 0.00067657 0.00067462

Capacidad calorífica(J/kmol/K) 21.4859 80203 77176.8



ETAPA 1 2 3 4

Vapor Densidad kg/m3 906.554 890.353 884.232 882.031

Liquido Densidad kg/m3 995.857 995.813 995.51 995.361

Vapor Viscosidad N/m2.s 0.00048668 0.00043746 0.00041843 0.00041158

Liquido Viscosidad N/m2.s 0.00067657 0.00067556 0.0006749 0.00067462

Vapor Peso Molecular

kg/kmol 64.5133 72.9339 76.1923 77.3605

Liquido Peso Molecular

kg/kmol 21.4884 19.9166 19.3594 19.1621

Vapor Capacidad calorífica

J/kmol/K 141134 153604 158472 160224

Liquido Capacidad calorífica

J/kmol/K 80203 78152.3 77431.2 77176.8

Vapor Conductividad Térmica

J/s/m/K 0.287957 0.238406 0.220081 0.213655

Liquido Conductividad Térmica

J/s/m/K 0.597782 0.612658 0.618053 0.61998

Tensión Superficial N/m 0.0055024 0.00575457 0.00583961 0.00584687

Gráfico N°8: Representación de los flujos molares en 4 etapas




PARA UNA RECUPERACIÓN DEL 100% 14 ETAPAS


Etapa 1 14 1 14

Presión (bar) 1.01325 1.01325 1.1 1.1


Temperatura (K) 311 311 311 311


Acetato de etilo 0 0.094583 0.0926544 0.00192862

Agua 0.154192 0.0154193 0.0460478 0.123563

Ácido acético 0.0138766 0 0.0138766 4.1323E-09


Fracción molar (-)

Acetato de etilo 0 0.859827 0.607256 0.0153684

Agua 0.917435 0.140173 0.301797 0.984632

Ácido acético 0.0825651 0 0.0909471 3.2929E-08


Acetato de etilo 0 30000 29388.3 611.722

Agua 9999.97 1000 2986.39 8013.58

Ácido acético 2999.99 0 2999.99 0.00089338



Acetato de etilo 0 0.967742 0.830772 0.0709218

Agua 0.769231 0.0322582 0.0844217 0.929078

Ácido acético 0.230769 0 0.0848063 1.0357E-07


Acetato de etilo 0 1 0.979609 0.0203907

Agua 0.90909 0.0909096 0.27149 0.72851

Ácido acético 1 0 1 2.9779E-07

Liquido:


Densidad (kg/m3) 0 995.85 995.303

Viscosidad (N/m2.s) 0.917435 0.00067658 0.00067451




ETAPA 1 2 3 4 5Vapor Densidad kg/m3 906.776 890.687 884.618 882.44 881.668Liquido Densidad kg/m3 995.85 995.825 995.534 995.391 995.335Vapor Viscosidad N/m2.s 0.00048734 0.0004385 0.00041963 0.00041286 0.00041045Liquido Viscosidad N/m2.s 0.00067658 0.0006756 0.00067494 0.00067467 0.00067457Vapor Peso Molecular kg/kmol 64.4014 72.7563 75.987 77.1434 77.5527Liquido Peso Molecular kg/kmol 21.5115 19.9475 19.3942 19.1987 19.1298Vapor Capacidad calorífica J/kmol/K 140969 153340 158164 159898 160513Liquido Capacidad calorífica J/kmol/K 80233.3 78192.3 77476.1 77223.9 77135Vapor Conductividad Térmica J/s/m/K 0.288634 0.23942 0.221219 0.214843 0.212607Liquido Conductividad Térmica J/s/m/K 0.597567 0.612362 0.617715 0.619622 0.620296Tensión Superficial N/m 0.00559172 0.00584674 0.00593231 0.00596151 0.00597165

ETAPA 6 7 8 9 10Vapor Densidad kg/m3 881.395 881.298 881.264 881.252 881.248Liquido Densidad kg/m3 995.315 995.307 995.305 995.304 995.304Vapor Viscosidad N/m2.s 0.00040961 0.00040931 0.0004092 0.00040916 0.00040915Liquido Viscosidad N/m2.s 0.00067453 0.00067452 0.00067452 0.00067452 0.00067451Vapor Peso Molecular kg/kmol 77.6971 77.7481 77.7661 77.7724 77.7746Liquido Peso Molecular kg/kmol 19.1054 19.0969 19.0938 19.0928 19.0924Vapor Capacidad calorífica J/kmol/K 160730 160806 160833 160843 160846Liquido Capacidad calorífica J/kmol/K 77103.7 77092.6 77088.8 77087.4 77086.9Vapor Conductividad Térmica J/s/m/K 0.21182 0.211543 0.211445 0.21141 0.211398Liquido Conductividad Térmica J/s/m/K 0.620535 0.620619 0.620648 0.620659 0.620663Tensión Superficial N/m 0.00597521 0.00597646 0.0059769 0.00597706 0.00597711

ETAPA 11 12 13 14Vapor Densidad kg/m3 881.246 881.246 881.246 881.246Liquido Densidad kg/m3 995.303 995.303 995.303 995.303Vapor Viscosidad N/m2.s 0.00040915 0.00040914 0.00040914 0.00040914Liquido Viscosidad N/m2.s 0.00067451 0.00067451 0.00067451 0.00067451Vapor Peso Molecular kg/kmol 77.7754 77.7757 77.7758 77.7758Liquido Peso Molecular kg/kmol 19.0923 19.0922 19.0922 19.0922Vapor Capacidad calorífica J/kmol/K 160848 160848 160848 160848Liquido Capacidad calorífica J/kmol/K 77086.7 77086.7 77086.6 77086.6Vapor Conductividad Térmica J/s/m/K 0.211394 0.211393 0.211392 0.211392Liquido Conductividad Térmica J/s/m/K 0.620664 0.620664 0.620664 0.620664Tensión Superficial N/m 0.00597713 0.00597714 0.00597714 0.00597714

Gráfico N°12:Representación de los flujos molares en 14 etapas


III. DISCUSION DE RESULTADOS

Extracción de ácido acético en agua usando como solvente acetato de etilo el Objetivo fue obtener una recuperación de 98.5% de acido acético variando el número de etapas así encontramos los siguientes resultados de recuperación:

NUMERO DE ETAPAS %RECUPERACIÓN DE AC.ACETICO

1 72.78

2 91.32

3 97.07

4 98.98

14 100

Entonces para recuperar el 98.5% de acido acético es necesario 4 etapas.

Si deseamos la totalidad de recuperación de ácido acético sería necesario 14 etapas, por lo cual concluimos a mayor número de etapas aumenta % de recuperación.

Se aprecian altas recuperación del soluto esto es debido a la gran afinidad que tiene con el solvente (acetato de etilo) y éste es inmiscible con el agua .

En la gráficas N°4, N°8 y N°12 se observa como los flujos molares vapor y liquido se separan más definidamente a mayor número de etapas como se ve en el caso de 14 etapas, conformen se va de la primera etapa al 14 se llega a un flujo constante de vapor rápidamente en la cuarta etapa.

En las gráficas N°1, N°5, N°9 y N°13 se observa como la composición de la fase pesada se estabilizan más rápidamente a mayor número de etapas como se ve en el caso de 14 etapas debido que ya la recuperación va aumentando poco a mayor número de etapas ya que con dos etapas recuperamos más del 90%.

En las gráficas N°2, N°6, N°10 y N°14 se observa como la composición de la fase ligera se estabilizan más rápidamente a mayor número de etapas como se ve en el caso de 14 etapas por las razones ya explicadas.

En las gráficas N°3, N°7, N°11 y N°15 se puede apreciar el METODO DE McCABE-THIELE que el software te brinda para realizar el conteo de etapas teóricas para así encontrar cuantas etapas necesitamos para obtener la recuperación objetivo nosotros trabajamos como plato de alimentación el primero en todos los casos (2,3,4,14 etapas).

SIMULACION CHEMSEP

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