INSTITUTO POLITCNICO NACIONALESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA QUMICAE INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE OPERACIONES DE SEPARACIN III

PRCTICA 2DESTILACIN DIFERENCIAL DE UNA MEZCLA BINARIA

ALUMNOGASTON SANTIAGO LOPEZ

PROFESORACITLALI BOLAOS

GRUPO: 8IV4

1 SECCIN EQUIPO: 4

30/03/11OBJETIVOSDesarrollar los conocimientos para explicar el fenmeno de la separacin de lquidos voltiles, para lo cual se destilar una mezcla binaria en un destilador diferencial a presin constante, comparando los resultados experimentales con los tericos calculados a partir de la ecuacin Rayleigh y observar as el rendimiento de destilacin por este mtodo.Realizar los diagramas de equilibrio binario de los sistemas metanol-agua.El alumno deber desarrollar un chek-list de los pasos a seguir, su secuencia lgica para la operacin correcta del equipo instalado en el laboratorio.

INTRODUCCINDestilacin discontinuaEn algunas plantas pequeas, los productos voltiles se recuperan a partir de una solucin lquida por destilacin discontinua. La mezcla se carga en un destilador o hervidor y se le suministra calor por medio de un serpentn o a travs de la pared del recipiente hasta que el lquido alcanza la temperatura de ebullicin y se vaporiza entonces una parte de la carga.En el mtodo ms sencillo de operacin, los vapores pasan directamente desde un destilador hasta el condensador, tal como se observa en la figura. El vapor que en un determinado momento sale del destilador est en equilibrio con el lquido existente en el mismo, pero como el vapor es ms rico en el componente ms voltil, las composiciones en el lquido y en el vapor no son constantes.

Destilacin simple en un destilador por cargasA la siguiente ecuacin se le conoce como ecuacin de Rayleigh. La funcin dx/(y-x) se integra numricamente o grficamente utilizando los datos de equilibrio tabulados o una curva de equilibrio.

Es posible deducir una alternativa sencilla a la ecuacin de Rayleigh para una mezcla ideal, tomando como base la volatilidad relativa. Aunque la temperatura en el destilador aumenta durante una destilacin discontinua, la velocidad relativa, que es una relacin de presiones de vapor, no vara mucho y se puede utilizar un valor medio a partir de la ecuacin

TABLA DE DATOS EXPERIMENTALESHV(litros) (g/cm3)x(peso)x(mol)X*Y*

Alimentacin-------28.60.9480.300.19420.19420.47

Destilado5.815.40.9150.460.32390.32390.65

Residuo5.513.20.970.170.1030.1030.3

PT= 0.5 kg/cm2

Tprom

T186

T268

T3102

T450

T526

T626

Notas: el volumen se obtuvo a partir de las grficas de V vs H que vienen anexas en el manualLa densidad del destilado se obtuvo promediando la densidad del destilado 1 y 2

ComponentePM (kg/kmol)

AMetanol32

BAgua18

CLCULOSConstruccin de los diagramas de equilibrio x vs y , y Temperatura de ebullicin para el sistema METANOL-AGUA

CONSTANTES

ABC

(A)METANOL5.202771580.08239.5

(B)AGUA5.115641687.537230.17

PT (mmHg)PT(bar)

5850.77989737

logP(bar)=A-(B/(t(C)+C)

yA=(PA/PT)*xA

xA=(PT-PB)/(PA-PB)

t(C)PA(bar)PB(bar)PA(mmHg)PB(mmHg)xAyA

58.02580.77990.1820585.0000136.53251.00001.0000

60.00000.84540.1995634.1065149.64920.89860.9741

65.00001.03200.2503774.0901187.75380.67750.8965

70.00001.25170.3117938.9054233.78730.49810.7994

75.00001.50890.38531131.8442289.02300.35120.6794

80.00001.80840.47311356.4728354.87410.22980.5328

85.00002.15520.57711616.6373432.90020.12850.3551

90.00002.55500.69971916.4675524.81400.04320.1417

92.89002.81240.77992109.5769585.00000.00000.0000

BALANCE DE MATERIAF = D + WClculo del nmero de moles de la alimentacin (F)

Clculo del nmero de moles del destilado (D)

Clculo del nmero de moles del residuo (W)

Calculo de las volatilidades

Calculo de la relacin f/w

Calculo de la relacin w/f experimental

Calculo de la relacin d/f

Calculo de la relacin d/f experimental

Calculo de la masa de vapor

Calor sumistrado

Calor aprovechado

Calculo del calor perdido

TABLA DE RESULTADOS

F (kmol)D(kmol)W(kmol)D/FF/W

hFhWHDMVQAQVQP

Kcal/kmolkg

ObservacionesBsicamente en este tipo de columna se observa de una manera muy sencilla la separacin de la mezcla binaria, pues la columna se calienta por diferencia de temperaturas de ebullicin, ya que el componente ms voltil tendera a vaporizar ms rpido, un punto muy importante es que cuando se comienza la vaporizacin, el vapor tendr la composicin ms rica del componente ms ligero sin embargo conforme pasa el tiempo, la concentracin ir disminuyendo pues ya no solo habr vapor del componente ms ligero sino tambin del otro, debido a que la concentracin en la columna va cambiando conforme al tiempo y la concentracin del componente ms ligero que va disminuyendo. Tambin se pudo comprobar que a medida que se va obteniendo el destilado, este sale con mayor contenido de metanol, por lo que las concentraciones no son constantes a lo largo del proceso de destilacin.Al realizar el balance de materia nos podemos percatar de que la cantidad de residuo debera ser mayor a la que se obtuvo, sin embargo esto se debe a que parte del lquido se queda retenido en las tuberas.

ConclusionesDe acuerdo con los datos obtenidos en relacin al calor perdido nos percatamos que tuvimos en trminos generales una buena operacin, tambin determinamos que por cada kmol de alimentacin obtenemos 1.02159 kmol de residuo que en trminos generales pues no es gran problema ya que por cada kmol de destilado obtenemos 0.5384 kmol de alimentacin, esto es que por cada kmol de alimentacin obtenemos 2 de destilado y uno de residuo APROXIMADAMENTElo que me da como conclusin que este tipo de destilacin ya no es muy adecuada para lapsos de tiempo grandes, debido a que se debe estar parando el proceso para alimentar a la columna y as poder llevar cabo la separacin.

BIBLIOGRAFAL. MacCabe Warren, C. Smith Julian, Harriot Peter, Operaciones unitarias en ingeniera qumica, Editoria McGraw Hill,2007. Mxico D.F. Sptima edicin.