destilaciónlama 2003i

7/28/2019 destilacinlama 2003I

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TABLA DE CONTENIDO

TABLA DE CONTENIDO.......................................................................................................1

INDICE DE GRAFICOS..........................................................................................................3

RESUMEN................................................................................................................................4

Para determinar el nmero de platos se emplean dos mtodos : Mc Cabe Thiele y PonchonSavarit, de ambos se obtienen 12 platos...................................................................................4

INTRODUCCIN.....................................................................................................................5

DETALLES EXPERIMENTALES........................................................................................11

BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................................24

Me :Peso molecular del etanol...............................................................................................28

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INDICE DE TABLAS

Tabla N1: CONDICIONES DE LABORATORIO

Tabla N2 : COMPOSICIONES DE LAS MUESTRASTabla N3: CALOR ESPECFICO DE ETANOL A DIFERENTES

CONCENTRACIONES

Tabla N4: CALORES ESPECFICOS DE LA MEZCLA OBTENIDOS PORINTERPOLACIN

Tabla N 5: CALORES DE DISOLUCIN PARA LA MEZCLA A DIFERENTESCONCENTRACIONES

Tabla N6: CAPACIDAD CALORFICA DE MEZCLA, ENTALPA DE DISOLUCIN YENTALPA DE LA FASE LQUIDA OBTENIDA.

Tabla N 7: DETERMINACIN DE LA ENTALPA DEL ETANOL EN LA FASE VAPOR(HEG)

Tabla N 8 : DETERMINACIN DE LA ENTALPA DEL AGUA EN LA FASE VAPOR(HAG)

Tabla N 9 : DETERMNACIN DE LA ENTALPA TOTAL EN LA FASE VAPOR

Tabla N 10 : NUMERO DE ETAPAS

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INDICE DE GRAFICOS

Grfica N1: CAPACIDAD CALORFCA DE LA MEZCLA EN FUNCIN DE LATEMPERATURA

Grfica N2 : CALOR DE DISOLUCIN VS. CONCENTRACIN

Grfica N3: CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN DEL ETANOL EN FUNCIN DELA TEMPERATURA

Grfica N4 : CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN DEL AGUA EN FUNCIN DE LATEMPERATURA

Grfico N 5: DIAGRAMA DE PONCHN-SAVARIT

Grfico N6 : DIAGRAMA DE EQUILIBRIO

Grfico N 7 : DETERMINACIN DEL NMERO DE ETAPAS

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RESUMEN

La prctica a continuacin , estudia la destilacin de una mezcla binaria de alcoholindustrial-agua, para lo cual se utiliza una columna empacada, conteniendo anillos rasching, conreflujo total, se trabaja a la presin de 2 psi.

Para poder realizar los clculos se toman los datos de equilibrio de etanol-agua.

La composicin de etanol en la alimentacin es de 0.033 moles de alcohol etlico por molde mezcla. Cuando las temperaturas de la columna, tanto en el fondo como en el tope semantienen constantes despus de un determinado tiempo, se toman las muestrasrespectivamente.Finalmente la composicin para el destilado es de 0.88 moles de etanol por mol de mezcla y parael residuo de 0.026 moles de etanol por mol de mezcla.

Para determinar el nmero de platos se emplean dos mtodos : Mc Cabe Thiele yPonchon Savarit, de ambos se obtienen 12 platos.

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INTRODUCCIN

La destilacin es una de las operaciones bsicas ms importantes de la industria qumica ypermite separar los componentes de una mezcla lquida al estado de sustancias puras.

La separacin de dicha mezcla es por vaporizacin parcial de la misma, de tal manera quela composicin del vapor obtenido sea distinta de la composicin del lquido de partida,resultando distinta tambin la composicin del lquido residual.

El objetivo de la presente prctica es determinar el nmero de platos que hay en ladestilacin de una mezcla binaria alcohol industrial-agua con reflujo total mediante los mtodosde Mc Cabe y Ponchon - Savarit.

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PRINCIPIOS TERICOS

Destilacin

Es la operacin que tiene por objeto vaporizar parcialmente una mezcla lquida,separando el vapor del lquido y condensndolo sin que haya entre ambos posterior transferenciade materia.Los constituyentes ms voltiles de la mezcla se obtienen por el tope de la columna y los menos

voltiles por el fondo. El principio fisicoqumico de la destilacin es la diferencia de lastemperaturas de ebullicin de los constituyentes de la mezcla.

Esta operacin puede efectuarse de 2 maneras :

1.- Destilacin en equilibrio ( o destilacin sbita, instantnea o flash) en la que elvapor y el lquido se mantienen en ntimo contacto, de tal manera que el vapor formadoeste en equilibrio con el liquido residual.

2.- Destilacin diferencial , en la que el vapor, tan pronto como se forma, deja de estar encontacto con el lquido. De una manera gradual,diferencial, se va perdiendo lquido,que pasa al vapor o destilado.

Soluciones Ideales :Son aquellas para las cuales son aplicables la ley de Raoult para la fase liquida y la ley de

Dalton para la fase gas.

Ley de Raoult : PA = XA PA PB = XB PB

Ley de Dalton : PT = PA + PB

Soluciones No Ideales :Son aquellas que presentan desviaciones de la ley de Raoult.

Destilacin Discontinua y Continua

En la destilacin discontinua se coloca una carga de alimentacin en el tanque, y acontinuacin se comienza la calefaccin de la misma; el vapor producido asciende a travs de unacolumna de fraccionamiento, y seguidamente se condensa dando el producto de cabeza, mientrasque en la caldera queda al concluir la destilacin un residuo menos voltil.

En la destilacin continua el proceso se realiza en estado estacionario ya que una vezalcanzado el equilibrio, las condiciones reinantes en un punto dado permanecen constantes, por elcontrario la destilacin discontinua sigue un rgimen no estacionario ya que al ir decreciendocontinuamente la concentracin del componente mas voltil en la caldera, la temperatura ycomposicin de cualquier punto modificara a medida que avanza la destilacin. La forma queopera una caldera de destilacin discontinua es totalmente similar a la de una columna continua,siendo necesario introducir por el tope de la columna una corriente de

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reflujo para que se pueda conseguir la separacin.

Cuando se pone en funcionamiento una columna de destilacin discontinua puedeoperarse a reflujo total hasta que se alcancen las condiciones de equilibrio, fijndose en ese

momento la velocidad de reflujo deseada, o bien puede fijarse desde el principio la relacin dereflujo requerida devolvindose el destilado obtenido a la caldereta hasta que se consiga lascondiciones de equilibrio.

METODO DE POCHON SAVARIT.

Este mtodo requiere de una solucin grfica. En este mtodo, los reflujos molares delquido y vapor no se suponen constantes entre platos adyacentes. La nica suposicin que serealiza es que no existen prdidas de calor a travs de las paredes de la columna.

La resolucin se lleva a cabo normalmente sobre un diagrama entalpa concentracin. Eldiagrama entalpa composicin, la lnea superior representa la entalpa del vapor saturado y lainferior la entalpa del lquido saturado.

Diagrama entalpa concentracin.

Los lquidos binarios vapor lquido tambin puede graficarse utilizando comocoordenadas la entalpa vs. concentracin a presin constante. Las entalpas de solucin dellquido incluyen tanto el calor sensible como el calor de mezclado de los componentes.

HL = CL (TL T0) Mav + HS ...... (1)

en donde CL es la capacidad calorfica de la solucin, energa/molC y HS es el calor de ladisolucin en T0; la concentracin predominante se refiere a los componentes lquidos puros,energa/mol solucin. Para lquidos saturados, TL es el punto de formacin de la burbujacorrespondiente a la concentracin del lquido a la presin dominante. Los datos de calor dedisolucin varan y talvez se necesite algn ajuste de las unidades de los datos tabulados. Si sedesprende calor durante el mezclado, HS ser negativa; para las soluciones ideales es cero. Parasoluciones ideales, la capacidad calorfica es el promedio medido para la capacidad calorfica delos componentes puros.

Las entalpas del vapor saturado se pueden calcular adecuadamente suponiendo que los lquidossin mezclar se calientan por separado como lquidos a la temperatura del gas (punto de roco),evaporando cada uno de ellos a esta temperatura y mezclado de vapores.

HG = yA{CpA MA (TR T0) + AMA} + (1-yA){CpBMB(TR T0) + BMB} ... (2)

En donde:A,B son los calores latentes de evaporacin de las sustancias puras en T R, J/molCpA, CpB son las capacidades calorficas de los lquidos puros J/mol CTRes la temperatura de roco.MA, MB son los pesos moleculares de A y B.

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MTODO DE MC CABE THIELE

Es uno de los mtodos ms apropiados para determinar el nmero de platos tericos. Lospasos a seguir en este mtodo son :

1.- Trazar el diagrama en el equilibrio para la muestra binaria sobre un papelen coordenadas rectangulares.2.- Trazar las rectas de operacin de la zona superior e inferior

respectivamente, que para reflujo total coincide con la diagonal de 45.3.- Trazar consecutivamente lneas horizontales y verticales en el diagrama

correspondiente a partir de la composicin del destilado hasta pasarhorizontalmente sobre la composicin del residuo.

El nmero de escalones es igual al nmero de platos tericos que utiliza la columna adisear.

Reflujo Total

Al ir aumentando la relacin de reflujo R = L/D , la relacin L/V aumenta, hasta quefinalmente cuando R = 4 , L/V = 1 y las lneas de operacin de las dos secciones de lacolumnacoinciden con la diagonal de 45como en la figura :

En la prctica esto se logra regresando nuevamente como reflujo todo el productoprincipal de la columna y rehirviendo todo el producto residual, por ello, el flujo de alimentacinfresca enviado debe reducirse a cero. En forma alternativa, esta condicin puede interpretarsecomo la necesidad de poseer calor para el reboiler y capacidad de enfriamiento del condensador,infinitos para un flujo dado de alimentacin.

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Columna de Relleno

Las columnas rellenas consisten en un cilindro vertical, cargado con un material derelleno adecuado. El lquido fluye por la superficie del material de relleno, en lminas delgadas, y

ofrece una gran superficie lquida para el contacto con los gases que ascienden por la torre. Elmaterial de relleno est soportado sobre un enrejado, o parrilla, situado en el fondo de la torre. Ellquido se carga por la parte superior del material de relleno, mediante una placa distribuidora(placa perforada), y el vapor se introduce por debajo del enrejado que sostiene al relleno. Lasventajas del flujo en contracorriente y contactos mltiples se consiguen en las torres rellenas,aunque la eficacia del contacto no resulte, en general, comparable a la obtenida con las torres de

platillos. La figura 1 representa una tpica torre con relleno. La figura 2 reproduce una fotografade anillos Rasching, distribuidos al azar, como material de relleno en una torre.

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Presin de Vapor

La Presin de vapor de un lquido es la presin de su vapor a una temperatura dada en lacual las fases vapor y lquido de la sustancia puede existir en equilibrio.

Punto de Roco

Es la temperatura a la cual el vapor saturado empieza a condensar.Punto de Burbuja

Es la temperatura a la cual el lquido empieza a hervir.

Volatilidad Relativa

La volatitilidad relativa es una medida directa de la facilidad con que se separan loscomponentes en un proceso de destilacin y por consiguiente, las sustancias que se separan

fcilmente muestran valores de es igual a la unidad, no es posible ninguna separacin.

( )

( )**

1

1

yx

xy

=

y* : Fraccin molar del componente en el vapor.x : Fraccin molar del componente en el lquido.

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DETALLES EXPERIMENTALES

MATERIALES

2 Litros de Alcohol industrial Agua destilada Alcoholmetro 3 Termmetros Cronometro Vaso de precipitado

EQUIPO

Columna de destilacin empacada con anillos rasching, Un rehervidor, Dos condensadores en serpentines. Caldero Pirotubular de vapor.

PROCEDIMIENTO

Preparar en el hervidor (el cual ha sido previamente limpiado) una mezcla de agua etanol,separar una muestra de esta mezcla.

Con ayuda del alcoholmetro, medir la composicin la mezcla separada, la cual debe estar

a una temperatura de 20o

C. Colocar los termmetros en la zona de la mezcla recin preparada, el la zona del vapor

que generara esta mezcla y el tope de la columna. Abrir las llaves que permiten el paso del agua a los condensadores. Abrir la llave de vapor y fijarla a una presin de 2.0 psia. y mantener esta presin

constante durante toda la experiencia. Esperar el tiempo necesario, hasta que las temperaturas de tope y de fondo se mantengan

constantes. Una vez alcanzado el estado estacionario, tomar muestras del tope y del fondo, llevarlos a

una temperatura de 20oC y con ayuda del alcoholmetro, medir la composicin de lasmuestras.

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TABLAS DE DATOS Y RESULTADOS

Tabla N1: CONDICIONES DE LABORATORIO

PmmHg 756

T C 20

Tabla N2 : COMPOSICIONES DE LAS MUESTRAS

Tabla N3: CALOR ESPECFICO DE ETANOL A DIFERENTESCONCENTRACIONES

Calores de solucin (cal/gC)

% molar de C2H5OH 3 C 23C 41C

0,0416 1,05 1,02 1,02

0,115 1,02 1,03 1,03

0,37 0,805 0,86 0,875

0,61 0,67 0,727 0,748

1 0,54 0,577 0,621

MuestraFraccin molar de

etanol

Alimentacin 0,10

Destilado 0,96

Residuo 0,08

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Tabla N4: CALORES ESPECFICOS DE LA MEZCLA OBTENIDOS POR

INTERPOLACIN

3C 23C 41C Temp CpmJ/gC

0 4,62 4,36 4,35 100 5,63

0,019 4,54 4,35 4,34 95,5 4,89

0,0721 4,34 4,29 4,29 89 4,49

0,0966 4,26 4,25 4,26 86,7 4,31

0,1238 4,16 4,21 4,22 85,3 4,12

0,1661 4,01 4,13 4,16 84,1 4,08

0,2337 3,79 3,99 4,03 82,7 3,68

0,2608 3,71 3,93 3,97 82,3 3,74

0,3273 3,51 3,77 3,82 81,5 3,10

0,3965 3,32 3,59 3,65 80,7 2,96

0,5079 3,04 3,29 3,36 79,8 3,15

0,5198 3,01 3,25 3,33 79,7 3,09

0,5732 2,89 3,11 3,20 79,3 2,81

0,6763 2,69 2,86 2,96 78,74 3,04

0,7472 2,56 2,70 2,82 78,41 3,05

0,8943 2,36 2,48 2,63 78,15 3,10

1 2,26 2,42 2,60 78,4 3,07

Tabla N 5: CALORES DE DISOLUCIN PARA LA MEZCLA A DIFERENTESCONCENTRACIONES

Fraccin molarde etanol

KJ/mol etanol a0C

Fraccin molarde etanol

KJ/mol etanol a0C

0,05 12,54 0,5 1,251

0,1 9,856 0,55 1,004

0,15 7,407 0,6 0,824

0,2 5,428 0,65 0,691

0,25 3,972 0,7 0,590

0,3 3,038 0,75 0,498

0,35 2,385 0,8 0,4100,4 1,900 0,85 0,289

0,45 1,523 0,9 0,176

0,95 0,140

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Tabla N6: CAPACIDAD CALORFICA DE MEZCLA, ENTALPA DE DISOLUCIN YENTALPA DE LA FASE LQUIDA OBTENIDA.

Fraccinmolar x Temp(C) CpmJ/gC

PM mezcla(g/mol) Hs(KJ/mol) HL(KJ/mol)

0 100 5,63 18 16,36 26,49

0,019 95,5 4,89 18,5 14,86 23,52

0,0721 89 4,49 20,0 11,25 19,26

0,0966 86,7 4,31 20,7 9,86 17,58

0,1238 85,3 4,12 21,5 8,48 16,02

0,1661 84,1 4,08 22,7 6,69 14,45

0,2337 82,7 3,68 24,5 4,53 12,01

0,2608 82,3 3,74 25,3 3,87 11,67

0,3273 81,5 3,10 27,2 2,66 9,51

0,3965 80,7 2,96 29,1 1,86 8,82

0,5079 79,8 3,15 32,2 1,17 9,28

0,5198 79,7 3,09 32,6 1,12 9,14

0,5732 79,3 2,81 34,0 0,95 8,53

0,6763 78,74 3,04 36,9 0,68 9,52

0,7472 78,41 3,05 38,9 0,51 9,83

0,8943 78,15 3,10 43,0 0,19 10,60

1 78,4 3,07 46 0,23 11,30

Tabla N 7: DETERMINACIN DE LA ENTALPA DEL ETANOL EN LA FASE VAPOR

(HEG)

Fraccinmolar en el

gas (y)

Temperatura(C)

CalorEspecfico

(j/g)

CalorLatente

(J/g)HEG(J/mol)

0 100 3,30 907,02 0

0,17 95,5 3,24 915,98 9579,5

0,3891 89 3,14 928,10 21619,6

0,4375 86,7 3,11 932,16 24189,8

0,4704 85,3 3,09 934,57 25931,7

0,5089 84,1 3,08 936,60 27983,0

0,5445 82,7 3,06 938,93 29852,3

0,558 82,3 3,05 939,58 30566,7

0,5826 81,5 3,04 940,89 31860,6

0,6122 80,7 3,03 942,18 33423,3

0,6564 79,8 3,02 943,61 35768,9

0,6599 79,7 3,02 943,77 35952,1

0,6841 79,3 3,01 944,40 37239,5

0,7385 78,74 3,01 945,27 40153,8

0,7815 78,41 3,00 945,78 42462,6

0,8943 78,15 3,00 946,19 48565,2

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1 78,4 3,00 945,80 54333,6

Tabla N 8 : DETERMINACIN DE LA ENTALPA DEL AGUA EN LA FASE VAPOR(HAG)

1-yTemperatura

(C)

CalorEspecfico

(J/g)

Calor Latente(J/g)

HAG (J/mol)

1 100 4,23 2257,44 48240,58

0,83 95,5 4,22 2269,20 39922,72

0,6109 89 4,21 2286,01 29259,58

0,5625 86,7 4,21 2291,91 26900,79

0,5296 85,3 4,21 2295,50 25304,09

0,4911 84,1 4,21 2298,56 23446,04

0,4555 82,7 4,21 2302,12 21726,36

0,442 82,3 4,20 2303,14 21076,88

0,4174 81,5 4,20 2305,17 19893,30

0,3878 80,7 4,20 2307,20 18472,79

0,3436 79,8 4,20 2309,48 16357,58

0,3401 79,7 4,20 2309,73 16189,89

0,3159 79,3 4,20 2310,74 15033,90

0,2615 78,74 4,20 2312,16 12440,35

0,2185 78,41 4,20 2312,99 10392,44

0,1057 78,15 4,20 2313,65 5026,50

0 78,4 4,20 2313,02 0

Tabla N 9 : DETERMNACIN DE LA ENTALPA TOTAL EN LA FASE VAPOR

x YTemperatura

(C)HEG(KJ/mol)

HAG(KJ/mol)

Hg KJ/mol

0 0 100 0 48,24 48,24

0,019 0,17 95,5 9,58 39,92 49,50

0,0721 0,3891 89 21,62 29,26 50,88

0,0966 0,4375 86,7 24,19 26,90 51,09

0,1238 0,4704 85,3 25,93 25,30 51,24

0,1661 0,5089 84,1 27,98 23,45 51,43

0,2337 0,5445 82,7 29,85 21,73 51,58

0,2608 0,558 82,3 30,57 21,08 51,640,3273 0,5826 81,5 31,86 19,89 51,75

0,3965 0,6122 80,7 33,42 18,47 51,90

0,5079 0,6564 79,8 35,77 16,36 52,13

0,5198 0,6599 79,7 35,95 16,19 52,14

0,5732 0,6841 79,3 37,24 15,03 52,27

0,6763 0,7385 78,74 40,15 12,44 52,59

0,7472 0,7815 78,41 42,46 10,39 52,86

0,8943 0,8943 78,15 48,57 5,03 53,59

1 1 78,4 54,33 0 54,33

15


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Tabla N 10 : NUMERO DE ETAPAS

Mtodos N de etapas

Ponchn - Savarit 12

Mc Cabe Thiele 12

16


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Grfica N1: CAPACIDAD CALORFCA DE LA MEZCLA EN FUNCIN DE LATEMPERATURA

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 10 20 30 40 50

TEMPERATURA (C)

CAPACIDAD

CALORFICA

DE

MEZCLA

(J/g)

Concentracin

molar: 0,0416

Concentracin

molar: 0,115

Concentracin

molar: 0,37

Concentracin

Molar:0,61

Concentracin

molar :1

Grfica N2 : CALOR DE DISOLUCIN VS. CONCENTRACIN

y = 56,612x4

- 160,59x3

+ 170,21x2

- 82,36x + 16,363

R2

= 0,9995

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Fraccin molar

Calordedisolucin(J/g)

17


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Grfica N3: CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN DEL ETANOL EN FUNCIN DELA TEMPERATURA

860

880

900

920

940

960

980

0 20 40 60 80 100 120 140

TEMPERATURA (C)

CALOR

LATENTEDEVAPORIZACI

(kJ/Kg)

Grfica N4 : CALOR LATENTE DE VAPORIZACIN DEL AGUA EN FUNCIN DE LA

TEMPERATURA

2200

2250

2300

2350

2400

2450

0 20 40 60 80 100 120

TEMPERATURA(C)

CA

LOR

LATENTEDE

VAPORIZACIN(KJ/kg

18


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Grfico N 5: DIAGRAMA DE PONCHN-SAVARIT

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Fraccin Molar

Entalpa(Kj/mol)

Entalpa de

Lquido Vs.

Fraccin

Molar

Entalpa de

Vapor Vs.

Fraccin

molar

Grfico N6 : DIAGRAMA DE EQUILIBRIO

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,91

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Fraccin de Lquido

FraccindeVapor

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Grfico N 7 : DETERMINACIN DEL NMERO DE ETAPAS

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DISCUSIN DE RESULTADOS

La prctica realizada se lleva acabo en un equipo de destilacin discontinuo (BATCH) decolumna empacada que opera a reflujo total.

Se usa como alimentacin una mezcla de alcohol industrial-agua cuya composicin es de 10 %en etanol. Luego de efectuarse la operacin se obtienen los productos de tope y fondo decomposiciones: 96 y 8% de etanol respectivamente, a las temperaturas constantes de 95.8C, 95Cy 77C para el liquido, vapor y condensado.

Para determinar el nmero de etapas se han usado los mtodos de Mc Cabe-Thile y PonchotSavarit, resultando en ambos casos 12 etapas incluyendo el rehervidor.

La diferencia principal para la aplicacin de ambos mtodos; radica en que el primero es muyriguroso ya que toma en cuenta todos los efectos (excepto las prdidas calorficas) por ellorequiere datos de calores especficos y calores latentes de vaporizacin para ambos componentes

de la mezcla binaria y el calor de disolucin de la misma las cuales estn en funcin de latemperatura y la composicin, segn sea el caso.

En el segundo se hacen varias simplificaciones como es de considerar el calor de mezcladespreciable. Con lo que resulta que la relacin de flujo molar del lquido respecto al vapor(L/G) sea constante, resultando la lnea de operacin una recta que bajo la condicin de reflujototal coincide con lalnea de 45 en el diagrama de composicin x,y. As mismo para el mtodoPonchon Savarit las lneas que unen el lquido que sale con el vapor que ingresa a la etapa sonverticales y coinciden con los puntos en el diagrama de Mc Cabe Thiele ya que; los valores D yW (puntos de diferencia o puntos pivote) se hallan a distancias infinitas como se muestra en lasgrficas N5 y 8, con esto se muestra la condicin de reflujo total sin importar si se trata de una

columna de platos o empacada , o haya empezado como un sistema continuo o batch. El requisitode la condicin es detener la alimentacin y devolverla completamente al destilado, formando asun circuito cerrado, donde se debe cumplir un sistema estacionario (sin acumulacin).

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CONCLUSIONES

1. El nmero de platos obtenido es igual para ambos mtodos, por lo que el mtodo de Mc

Cabe Thiele, al ser ms sencillo sera el ms conveniente para torres con reflujo total.

2. A reflujo total, la curva de operacin coincide con la de Equilibrio, reduciendo el nmerode platos al mnimo.

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RECOMENDACIONES

1. Al colocar los termmetros dentro del caldern y antes de hacer circular el vapor a la

chaqueta, sellar estos puntos para evitar fugas, utilizando cinta de tefln y tambin sedebe controlar que el bulbo de las mismas estn en contacto permanente tanto con ellquido como con el vapor de la mezcla.

2. Se debe controlar, en todo momento, la presin de vapor, para que al ingresar al caldernmantenga un flujo de calor constante en el fondo de la columna.

3. Asegurarse que las muestras de fondo y tope estn a 20C para poder utilizar en formacorrecta el alcoholmetro, para bajar a esta temperatura se recomienda usar hielo comorefrigerante.

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BIBLIOGRAFIA

1. Treyball, Robert, Operaciones de Transferencia de Masa, Editorial Mc Graw Hill, 2da

Edicin, 1980, Pgs. 378-340, 341, 387, 388, 394-397, 411, 472-475.

2. Brown, George G., Operaciones Bsicas en Ingeniera Qumica, Editorial Marn S.A.,Espaa, 1965, Pgs. 341, 344, 392, 393, 412, 413.

3. Perry, John H., Manual del Ingeniero Qumico,Impresin Azteca S.A., 1ra Edicin, 1974,Pgs. 317, 325, 332, 338, 863, 865, 878, 887, 888, 924, 925.

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APENDICE

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EJEMPLO DE CLCULO

1. CLCULO DE LA FRACCIN MOLAR DE LA ALIMENTACIN, DEL

RESIDUO Y DEL DESTILADO.

[ ]

[ ] [ ]a

ia

e

ie

e

ie

M

V

M

V

M

V

x)%1()(%

)(%

+

=

Donde:

%Vi= Fraccin en Volumen del etanol.

x= Fraccin molar del etanol

M= Peso molecular (g/mol) (subndice e para etanol, subndice a para el agua)

e= densidad del etanol a 20 C (g/ml).

a= densidad del agua a 20 C (g/ml).

Siendo para el destilado:

[ ]

[ ] [ ]molg

mlgmolg

mlg

mlgmlg

x

/18)96.01(/9978.0

/46)96.0(/795.0

/46)96.0(/795.0

+

=

x = 0,88 Para el destilado

2. Clculo del nmero de platos por el mtodo de Ponchn Savarit

2.1 Entalpa del lquido Saturado (HL)

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Calculamos el peso molecular de la mezcla (Mm) :

aem MxMxM += )1( (1)

( ) smLmLL HMTTCH += 0 (2)

CmL : Capacidad calorfica de la mezcla (J/gC)

TL : Punto de burbuja de la mezcla (C).

To : Temperatura de referencia (0C).

Hs: Calor de disolucin a la temperatura To (KJ/mol).

Utilizando los datos de capacidad calorfica y calor de disolucin en tablas, se interpola oextrapola, segn sea necesario. Para efectos de ejemplo de clculo se considera:

X = 0.019 (fraccin de etanol)

To = 0 C

TL = 95.5C

Mm = 19 g/mol

CmL= 4.89 J/g C

Hs = 14.86 KJ/mol etanol

Reemplazando en (1):

( ) 18019.0146019.0 +=mM

Mm = 19 g/mol


lg/86.14/1000

)19*)05.95(/89.4(moKJ

KJJ

gmolCCCgJH

L

+

=

HL = 26.5 KJ/mol

2.2 Entalpa de vapor saturado (Hg)

2.2.1 Entalpa del etanol en la fase vapor (HEG)

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EEGE

E

L

E

GMTTMCyH += )(

0 (3)

donde:

HEG :Entalpa del etanol en fase gas

y :Fraccin molar de etanol en la mezcla en fase vapor

CLE :Capacidad calorfica del etanol en fase lquida

Me :Peso molecular del etanol

e :Calor latente de vaporizacin del etanol a la temperatura TG

TG :Punto de roco de la mezcla a la concentracin y.

To :Temperatura de referencia

Tomando los valores de la tabla N7 Se tienen los siguientes datos:

y :0.17

CLE :3.24 J/g

e :915.98 J/g

TG :95.5 C


[ ] ( ) molggJmolgCCgJHEG /46/98.915/4605.95*/24.317.0 +=

HEG= 9580 J/mol o 95.8KJ/mol

2.2.2. Entalpa del agua en la fase vapor (HGA)

AAGA

A

L

A

G MTTMCyH += )()1( 0 (4)

donde:

HGA : Entalpa del agua en fase vapor.

CAL : Capacidad calorfica del agua en fase lquida.

MA : peso molecular del agua.

A : calor latente de vaporizacin del agua a la temperatura TG.

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TG : Temperatura de roco de la mezcla a la concentracin y.

T0 : temperatura de referencia.

Para los siguientes datos:

CAL = 4.22 J/g C

A = 2269.2 J/g

MA = 18 g/mol

TG = 95.5 C

T0 = 0 C

Reemplazando en (4)

)/18)/2.2269(/18)05.95(/22.4()17.01( molggJmolgCCgJHAG +=

Se obtiene:

HAG = 39923 J/mol o 39.92 KJ/mol

2.23. Entalpa en la fase vapor (HG)

HG = H

E

G + HGA

Con los resultados obtenidos anteriormente (HEG y HGA), calculamos HG:

HG = 9580 + 39923

HG = 49502 J/mol mezcla o 49.5 KJ/mol

2.3Nmero de platos

Graficando los valores obtenidos de (HL Vs. x) y (Hg Vs. y) en un solo diagrama; y

ubicando xd y xr, se trazan el nmero de platos para nuestro caso (Reflujo total), cmo

se muestra en la grfica N7 Obteniendo 12 platos.

DETERMNACIN DEL NMERO DE PLATOS UTILIZANDO EL MTODO DEPONCHON SAVARIT

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Se traza el diagrama de entalpa vs fraccin molar tanto para el lquido como para el vapor.Entonces se hallan 12 platos, incluyendo el rehervidor,grfica N 7

DETERMNACIN DEL NMERO DE PLATOS UTILIZANDO EL MTODO DE Mc CABE-THIELE

Se traza el diagrama de equilibrio Lquido-vapor para el sistema etanol-agua, luego la lnea deoperacin, que en este caso coincide con la diagonal de 45, por tratarse de un caso de reflujototal.

A partir de xd y xr se obtienen 12 platos, incluyendo el rehervidor, cmo se aprecia en la grficaN 7

destilaciónlama 2003i

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