Una columna de fraccionamiento continuo ha de diseñarse para separar 350 mol/h de una mezcla de 44% en moles de benceno y 56% en moles de tolueno en un producto de cabeza que contiene 97,4% en moles de benceno y un producto de cola con 97% en moles de tolueno. Se utilizará a relación de reflujo de 3,5 moles por mol de producto. Los calores latentes molares del benceno y del tolueno son 7.360 y 7.960 kcal/kmol, respectivamente. El benceno y el tolueno forman un sistema ideal con una volatilidad relativa del orden de 2,5. La alimentación tiene una temperatura de ebullición de 95 ºC a la presión de 1 atm.

a) Calcúlense los flujos molares (mol/h) de los productos de cabeza y cola.

b) Determínese el número de platos ideales y las posiciones del plato de alimentación:

1) Si la alimentación es un líquido a su temperatura de ebullición.

2) Si la alimentación es un líquido a 20ºC (calor específico: 44 cal/(mol·ºC)).

3) Si la alimentación es una mezcla de dos tercios de vapor y un tercio de líquido a su temperatura de ebullición.

c) Si para calefacción se utiliza vapor de agua a la presión manométrica de 1,5 atm (l = 532 kcal/kg), ¿qué cantidad de vapor se requiere por hora para cada uno de los tres casos anteriores, despreciando las pérdidas de calor y suponiendo que el reflujo es un líquido saturado?

d) Si el agua de refrigeración entra en el condensador a 26,7 ºC y sale a 65,5 ºC, ¿qué cantidad de agua será necesaria en kg/min?