Problema N° 1
Valor: 22 puntos
Referencia: Datos del problema 12.1-1 de Geankoplis (1998)
A continuación se muestran los datos de la isoterma de adsorción de glucosa (en agua) utilizando alúmina.
c / (g/cm3) |
0,0040 |
0,0087 |
0,019 |
0,024 |
0,094 |
0,195 |
q / (g/g) |
0,026 |
0,053 |
0,075 |
0,082 |
0,123 |
0,129 |
q = mglucosa/malúmina
-
[4 puntos] Ajuste a el modelo de Langmuir y Freundlich y justifique cuál de los dos modelos se ajusta mejor a los datos.
-
[4 puntos] Suponga que va a realizar la purificación de 15 L de disolución 1,30 mol/L de glucosa utilizando una etapa con 20 kg de alúmina pura. ¿Cuál es la concentración final de la disolución?
-
[4 puntos] ¿Cuál es la concentración final de la disolución si utiliza 2 etapas a flujo cruzado, en ambas utilizando 20 kg de alumina pura?
-
[6 puntos] ¿Cuál es la cantidad de alúmina en cada etapa que minimiza la cantidad requerida para obtener igual concentración final de la configuración anterior y cuánta alúmina se ahorraría usando el mínimo?
- [4 puntos] ¿Cuál sería la concentración de salida si se emplea la cantidad total de sólido obtenida en el punto anterior pero usando una sola etapa?
Solución
Parte a) Ajustar a el modelo de Langmuir y Freundlich
Parte b) Una etapa
Parte c) Dos etapas a flujo cruzado, idénticas cantidades de sólido
Parte d) Dos etapas a flujo cruzado, calcular sólido mínimo
Parte e) Una etapa con total obtenido en d)
Problema N° 2
Valor: 15 puntos
Referencia: Adaptado de Problema 12.3-2 Geankoplis (1998)
Mediante cribas moleculares se elimina vapor de agua del nitrógeno gaseoso en un lecho relleno a 28.3 °C. La altura de la columna es de 0.268 m y la densidad del lecho es 712.8 kg/m³. La concentración inicial del agua en el sólido es y la velocidad de masa del nitrógeno gaseoso es de 4052 kg/(m² h).
La concentración inicial de agua en el gas es .
A continuación se muestran los datos experimentales
t / ( h ) |
0 |
9 |
9.2 |
9.6 |
10 |
10.4 |
10.8 |
11.25 |
11.5 |
12 |
12.5 |
12.8 |
Y*106 /(kg/kg) |
0.6 |
0.6 |
2.6 |
21 |
91 |
235 |
418 |
630 |
717 |
855 |
906 |
926 |
- [5 puntos] Tiempo del punto de ruptura, fracción de la capacidad total usada hasta el punto de ruptura, la altura del lecho sin utilizar, la capacidad de carga de saturación del sólido.
- [4 puntos] Si la columna se aumenta a 0.4 m, determine el nuevo tiempo de ruptura.
- [6 puntos] Calcule la altura que debería tener el lecho si el tiempo de ruptura se fija en 24 h pero con un flujo de nitrógeno de 6000 kg/(m² h), manteniendo diámetro constante e iguales características del sólido.
Solución
Problema N° 3
Valor: 24 puntos
Referencia: Esteban Richmond (2019)
Una columna de 6 cm de diámetro interno se rellena con 80 cm de alúmina activada. Al inicio se hace pasar ciclohexano puro a través de la columna por unos 5 min, luego de esto se introduce una alimentación de antraceno disuelto en ciclohexano a una concentración de 0.010 mol/L y se mantiene constante durante 10 min, luego se aumenta la concentración de la alimentación a 0.015 mol/L y se mantiene así por 15 min, finalmente se introduce ciclohexano puro por 60 min.
En todo momento el flujo alimentado se mantiene estable en 0,30 L/min.
Aplique la teoría del movimiento del soluto y elabore una gráfica con el perfil de concentración a la salida durante el tiempo de la corrida (90 min de duración).
Datos:
Isoterma de Langmuir:
,
kg/m³ (densidad aparente del lecho en ciclohexano)
kg/m³,