Una mezcla binaria de metanol y agua, que contiene un 55 % molar de metanol, se alimenta a un sistema formado por dos tanques flash conectados entre sí.

El vapor que sale del primer tanque se enfría y se condensa parcialmente. La corriente resultante se alimenta al segundo tanque flash sin separar previamente las fases formadas.

Ambos tanques operan a 1 atm, son adiabáticos y las corrientes de vapor y líquido que salen de cada uno están en equilibrio. El caudal de alimentación al primer tanque es de 1000 kmol/h. Se desea obtener una corriente líquida en el primer tanque con un 30 % molar de metanol x1=0.30. El segundo tanque opera con una fracción vaporizada V2/F2=0.25.

Los datos de equilibrio líquido-vapor para el sistema metanol–agua a 1 atm se proporcionan en la tabla adjunta.

Se pide:

a) Dibuje un esquema del proceso e identifique las distintas corrientes. (2 puntos)

b) Para el primer tanque, calcule la fracción molar de metanol en el vapor, y1; la fracción vaporizada, V1/F1; y el caudal de vapor, V1. (3 puntos)

c) Para el segundo tanque, calcule la fracción molar de metanol en el vapor, y2; la fracción molar de metanol en el líquido, x2; y el caudal de vapor, V2. (3 puntos)

d) Determine la temperatura de operación del primer tanque flash. (1 punto)

Presentación: orden y claridad, identificación de los resultados y uso correcto de unidades y nomenclatura. (1 punto)

Datos de equilibrio a 1 atm. Las composiciones se expresan en porcentaje molar de metanol.

Fuente indicada en la tabla: Perry et al. (1965), pág. 13-5.