INSTITUTO POLITECNICONACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS ESIQIE LABORATORIO DE OPERACIONES UNITARIAS III PRACTICA: “DESTILACION DIFERENCIAL DE UNA MEZCLA BINARIA” ALUMNA: GÓMEZ CRUZ JULIETA PROFESOR: JOSE LUIS GORDILLO EQUIPO: NO 3 GRUPO: Actitudinal. Observar una conducta adecuada durante la realización de esta práctica exhibiendo una disciplina profesional. . Desarrollar los conocimientos para explicar el fenómeno de la separación de dos líquidos volátiles. Realizar una investigación en las referencias disponibles sobre las diferentes aplicaciones del proceso de destilación. Procedimental. comparando los resultados experimentales con los teóricos calculados a partir de la ecuación de Rayleigh y observar así el rendimiento de destilación por este método. Realizar los diagramas de equilibrio binario de los sistemas: metanol-agua y etanol-agua como solución ideal-gas ideal y solución no ideal-gas ideal.8IV1 FECHA: 22-OCT-2013 OBJETIVOS Conceptual. para lo cual destilara una mezcla binaria en un destilador diferencial a presión constante. La carga líquida se hierve lentamente y los vapores se extraen con la misma rapidez con que se forman.dx y la cantidad de líquido de L a L . Se ha vaporizado entonces una cantidad diferencial dL. primero se introduce líquido en un recipiente de calentamiento. Se hace un balance de materiales con respecto a A. donde la cantidad original = cantidad remanente en el líquido + cantidad de vapor. La composición del recipiente varía con el tiempo. En la figura 11. La composición del líquido varía de x a x .3-2 se muestra un destilador simple.dL.MARCO TEORICO En este tipo de destilación. enviándolos a un condensador donde se recolecta el vapor condensado (destilado). xL=xL-xdL-Ldx+dxdL+ydL (11.3-7) Efectuando la multiplicación del lado derecho. Para determinar la ecuación de este proceso.3-8) Despreciando el término dx dL y reordenando. En un momento dado. La primera porción de vapor condensado es más rica en el componente más volátil A. se supone que se vaporiza una cantidad pequeña dL. el producto vaporizado es más pobre en A. . habrá L moles de líquido remanentes en el destilador con una composición x y la composición del vapor que se desprende en equilibrio es y. A medida que se procede con la vaporización. XL =(x-dx)(L-dL)+ydL (11. La operación se inicia introduciendo en el destilador una carga de LI moles de componentes A y B con una composición x1 fracción mol de A. L2 son los moles remanentes en el destilador.3-10) se puede llevar a cabo por medios gráficos.Donde Ll son los moles originales cargados. x1 es la composición original y x2 es la composición final del líquido. La integración de la ecuación (11. . La composición promedio del total de material destilado. La curva de equilibrio proporciona la relación entre y y x. graficando l/O.x) en función de x y determinando el área bajo la curva entre x1 y x2. A la ecuación (1 í. Yprom se obtiene por medio de un balance de materias: DIAGRAMA REPRESENTATIVO .310) se le llama ecuación de Rayleigh. x: concentración del componente mas volátil en el tiempo t. y: concentración del componente mas volátil en el vapor generado en el tiempo t. x2: concentración final del componente mas volátil.NOMENCLATURA L1: moles iniciales en el destilador. x1: concentración inicial del componente mas volátil. L: moles remanentes en el destilador en el tiempo t. L2: moles remanentes en el destilador (final de la operación). dx: variación de la concentración en el tiempo t. CARACTERISTICAS 1) Es una Operación discontinua (el material se carga en el equipo y el vapor generado se retira en forma continua). . dL: moles de líquido destilados en el tiempo t. 4) Los vapores se extraen con la misma velocidad con que se forman (no hay acumulación) y se condensan (destilado líquido).Abrir las válvulas para permitir el paso de la alimentación al destilador 4.Conectar la bomba de alimentación 6. mediante calentamiento lento y no presenta reflujo.Abrir la válvula general de agua de enfriamiento ..Cerrar las válvulas de alimentación 8.Abrir la válvula de venteo para purgar el aire en el condensador 1 5.Abrir la válvula de salida del condensador par vaciar posible acumulación de condensado en prácticas anteriores.. 9) En el líquido remanente. 3) Se realiza en una sola etapa. 8) Tiene lugar un aumento de la temperatura del sistema.. disminuye la cantidad del componente de menor temperatura de ebullición. 7) Composición del líquido remanente varía con el tiempo.. aproximadamente ¾ partes.. PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN Arranque del equipo 1. desconectar el motor de bomba y anotar la altura del nivel del destilador y la temperatura inicial de la alimentación. 6) No se alcanza el estado estacionario. 5) Se admite que las composiciones del vapor generado (y) y del líquido remanente (x) se hallan en estado de equilibrio...Cerrar todas las válvulas del equipo 3.2) También llamada: Destilación simple por lotes.Alimentar la mezcla inicial al destilador. destilación por cargas. 2. conforme avanza la destilación.. 7. abrir la válvula para el paso del producto del destilado al enfriador y al tanque de almacenamiento 16.Cerrar la válvula de condensado de vapor de calentamiento al tanque de recepción y anotar la altura del nivel del tanque 3.. 14.Abrir la válvula general de vapor de calentamiento.Abrir las válvulas de salida de residuo del destilador.Dejar enfriar y que termine de condensarse el destilado por 15 minutos . de agua al enfriador y al tanque de recepción... purgar el condensado retenido en la chaqueta de calentamiento y regular la presión necesaria del vapor con la válvula pcv-101.9.. de agua al enfriador de residuo y al tanque de recepción 4.... 17.. 12.Abrir la válvula de vapor de calentamiento al destilador..Una vez que los vapores de destilado salgan por la válvula de venteo cerrar dicha válvula..Cerrar la válvula de paso de vapor de calentamiento al destilador 2.Abrir la válvula de condensado de vapor de calentamiento 10. Detención del equipo 1.. y la válvula de agua al enfriador de condensado de valor de calentamiento 11..Tomar los datos de temperatura 15. 13. desconectar el motor de la bomba después de que salga todo el residuo 5..La cantidad de destilado condensado recolectado puede reprocesarse nuevamente enviando este al hervidor previamente descargado para empezar una segunda destilación y obtener un destilado de mayor concentración..Conectar la bomba de residuo.Abrir la válvula de agua de enfriamiento al condensador y enfriador que se vayan a operar.Abrir las válvulas de salida del residuo del destilador. 944 0.35 4.1473 45..Medir la altura del nivel del tanque de residuo y destilado y obtener muestras estos y ∆H Densida Xpes Xmol Volum de determinar s cm d g/cm3 o en Lt concentración % ALIMENTACI ON DESTILADO RESIDUO 46.6.63 enfriamiento 8..970 30 15 0.5 18 4.Cerrar la válvula general de agua de .Abrir la válvula de drenaje y cerrar sus válvulas DATOS EXPERIMENTALES Presión de trabajo: 0.956 23.3 0.1942 0.0903 33.5 0.5 0.24 kg/cm2 T1 7. (ec. F=D+W ……. Balance de materia de acuerdo a las ecuaciones 11 y 13.(ec.T2 T3 T4 T5 Thervidor 39 79 81 76 78 78 28 28 28 SECUENCIA DE CALCULOS 1. 11) F ZF =DYD +W xw ……. 13) . 235) + 32 18 .956 g F=45.970 g W =4.235 (1−0.71 43.482+ 4.F=V∗⍴ ρ 1<¿ 1000 cm 3 ¿ ¿ 0.235 32 Z F= =0.63< ¿ cm3 ( ) F=D+W D+W =31.5< ¿ cm 3 ( ) D=V ∗⍴ ρ 1<¿ 1000 cm3 ¿ ¿ 0.944 g D=33.498=35.973 0.1473 0.35< ¿ cm3 ( W =V∗⍴ ) ρ 1<¿ 1000 cm3 ¿ ¿ 0.491= 36. 4072 31.1942 0.30 (1−0.15 (1−0. (12) D W =1− … … … … .30) + 32 18 0.30 32 X D= =0. ec (13) F Y D− X W 31.482 0.0903 )=5.15 32 XW = =0.491 Kg ( 0.0903 0. (14).1473 )=6.491 =0.1473−0. y compararlo con el resultado de la ec.498 43.1492 ) +4.498 Kg ( 0.0903 3.8967 43. se calcula la relación F/W con las concentraciones de equilibrio obtenidas a partir del diagrama de puntos de .0903 =0.482 4.498 D Z F− X W = … … … … . Aplicando la ec. ec (12) F F 31. obtener la relación (D/F).15) + 32 18 F ZF =DYD +W xw 43..498 0.0.5486 43. Relación (F/W) Aplicando la ecuación anterior.482 Kg ( 0.7237=1− =0.1942−0..1147 2.7237= =0. ec (10) W XW 1−Z F A 7.210 De la ecuación de Antoine log P A P=mmHg B C T T=°C 1.00 T ∴T =64.96681 METANOL AGUA B 1473.000 228. Considerar α como un valor promedio entre estas temperaturas √ 1−X W α F α −1 Z F = ∗⌊ ⌋ … … … .110 230.033 Kg =760 mmHg cm2 Para metanol: Log (761.87863 1473.80 ℃ Para agua: C 230.110 1668.87863 7.ebullición con ayuda de las temperaturas inicial y final de la destilación.000 .573) 7. 8224 289.174 0.Log (761.000 65 767.081 0.726 85 1592.6120 0.05 ℃ Pabs=Patm+Pman Patm=585mmHg Pman=0.9830 0.413 0.1139 633.3486 525.569 0.759 0.1788 0.003 100.5298 233.8 761.000 X A .1266 759.001 0.4265 187.9765 0.429 95 2218.990 0.1754 761.00 T ∴T =100.7706 0.926 75 1118.6353 355.96681 1668.000 0.5399 433.5764 0.9394 1.3408 0.573) 7.998 70 929.8557 0.283 0.2579 0.24Kg/cm2=176.573= 761.573 mmHg T PAᴼ PBᴼ XA YA 64.210 228. Y A vs T B .05 2602.573mmHg Pabs=585+176.4633 185.592 90 1884.235 100 2598.836 80 1338.000 1. 54 0.91) Sustituyendo .1 0. Y Entrando con 64.69 Y=0.0 1.95 90 85 80 75 T 70 65 60 55 50 0.91 α= y (1−x) x (1− y) α= 0.3 0.0 0.69) =4.69(1−0.5 0.8 0.2 0.7 0.91(1−0.8 °C se lee en el diagrama las composiciones de la mezcla binaria.1 X.4 0.6 0. X=0.9 1. 68= ∗⌊ ⌋ =1.1473 +(18∗(¿)) ¿ h F =¿ PMF=X A∗PM A + x ( 1−X A ) PM B PMF=( 0.24 4.491 0.1473∗32 )+( ( 1−0.38 18 QD =D∗h D h D=Cp D∗TR+ λD Qw =W ∗hW hW =Cp W∗TB 19.54 4.181 Kcal .498 Kg ∗420.√ 1−X W α F α −1 Z F = ∗⌊ ⌋ W XW 1−Z F √ 43.0903 1−0.21 Kcal Kg 20. Calor perdido QF =Q P +QD + QW DONDE QF =F∗h F h F=Cp F∗T F DATOS COMPONENT ES METANOL AGUA λ Kcal/Kmo ) Cp (Kcal/Kmol °C) 8415 9718 19.1473 =9.1473 )∗18) PMF=20.498 1−0.1473 4.0903 4.1473 ¿ 1−0.54−1 0.06 43.38∗0.06 Kmol QF = Kmol QF = 911. . CONCLUSIONES La destilación diferencial también llamada simple por lotes. en donde la volatilidad relativa de cada componente. tiene diferentes características como: Es una Operación discontinua . mediante calentamiento lento y no presenta reflujo. el producto vaporizado es más pobre en el componente más volátil. En este tipo de destilación.OBSERVACIONES En esta práctica observamos el funcionamiento del equipo para una destilación diferencial. Respecto a la pérdida de calor. tiene lugar un aumento de la temperatura del sistema. Los cálculos se efectuaron por medio del método de Rayleigh. la primera porción de vapor condensado es más rica en el componente más volátil. la composición del líquido remanente varía con el tiempo. existen perdidas también hacia el ambiente. esto debe considerarse para mejorar la eficiencia del equipo. entre otras. la mayor parte se pierde en los condensados de agua. así como sus componentes y los parámetros que se controlan en este tipo de destilación para una mezcla binaria.s e realiza en una sola etapa. a medida que se procede la vaporización. es indispensable para determinar la cantidad de vapor suministrado al hervidor de la columna. BIBLIOGRAFIA . Industrialmente se aplica la destilación diferencial de multicomponentes en el proceso de destilación de petróleo. debido al intercambio entre el agua y el vapor de destilado.