Una columna de destilación continua adiabática de platos, que opera en régimen estacionario, se alimenta con 1.000 kmol/h de una mezcla binaria A-B, como líquido a su temperatura de ebullición, con 50% en moles de A, para obtener un producto destilado, de composición 95% en moles de A y un residuo de composición 9,5% en moles de A.

La columna opera con una relación de reflujo L/D = 10, dispone de un condensador total en la cabeza y de un calderín rehervidor en el fondo. El condensador utiliza agua de refrigeración que entra a 25 ºC y sale a 50 ºC. Los calores latentes de los dos componentes de la mezcla son iguales, con un valor de 8.000 kcal/kmol. El equilibrio líquido-vapor de la mezcla binaria viene dado por una volatilidad relativa de 3. Determinar:

a) Los caudales de destilado y de residuo, en kmol/h, y el porcentaje de recuperación del componente A en la corriente de destilado (% del componente A alimentado que sale en el destilado).

b) Los caudales molares de líquido y de vapor en las zonas de rectificación y de agotamiento (L, V, L', V'), en kmol/h.

c) El calor que es necesario aportar en el calderín y el que es necesario eliminar en el condensador, en kcal/h.

d) El caudal másico, kg/h, y el caudal volumétrico, m³/h, de agua de refrigeración en el condensador.

e) La relación molar de reflujo interna L/V utilizada, la relación L/V mínima y las ecuaciones finales de las dos rectas operativas (ROE y ROA).

f) Indicar sobre el diagrama de equilibrio y-x cuál sería la ROE de L/V mínima y cuáles serían las dos rectas operativas reales. Explicar también sobre el diagrama de equilibrio cuáles serían las composiciones del primero y el segundo platos teóricos, contados desde la cabeza de la columna.

g) Calcular los valores numéricos del caudal y de la composición de cada una de las cuatro corrientes que intervienen en el primer plato teórico.