PRACTICA N4DETILACION SIMPLE O DESTILACION DIFERENCIAL1. FUNDAMENTO TEORICOLa destilacin es una operacin de separacin que consiste en eliminar uno o ms de los componentes de una mezcla voltil por medio de la transferencia simultnea de calor y masa. Se basa en la diferencia de volatilidad de los constituyentes de la mezcla, separando o fraccionando estos en funcin de su temperatura de ebullicin. Para el caso de la destilacin diferencial, se trata de una operacin intermitente en la que la mezcla se calienta hasta su temperatura de burbuja. El vapor se condensa y se recoge en forma de lquido. A medida que se va evaporando el componente ms voltil, la temperatura de ebullicin de la mezcla va aumentando.

Suponiendo que el vapor generado y la alimentacin se encuentran en equilibrio dinmico, su composicin variara continuamente. En una mezcla binaria tendremos el componente A (ms voltil), para nuestro caso se trata de etanol; y el componente B, agua. En esta experimentacin se proceder a realizar la destilacin diferencial de una mezcla de etanol-agua. El equilibrio de esta mezcla tiene la particularidad de poseer un azetropo.Un azetropo es una mezcla liquida de dos o ms componentes que poseen un nico punto de ebullicin constante y fijo, y que al pasar al estado vapor se comporta como un lquido puro, o sea como si fuese un solo componente. Puede hervir a una temperatura superior, intermedia o inferior a la de los constituyentes de la mezcla, permaneciendo el lquido con la misma composicin inicial, al igual que el vapor, por lo que no es posible separarlos por destilacin simple. En el punto donde se forma el azetropo, la composicin de la fase liquida y vapor en equilibrio liquido-vapor es idntica.

2. OBJETIVO

Organizar la operacin de destilacin diferencial en el equipo apropiado. Comprobar los fundamentos tericos de destilacin diferencial. Realizar la separacin por destilacin de una mezcla binaria liquida en sus componentes por medio de esta destilacin. Evaluar la ecuacin real para excluir Rayleigh Comprender y analizar los principios bsicos de la destilacin simple e intermitente, usando ecuaciones y diagramas pertinentes. Realizar el Balance de Materia y el Balance de Energa.

PARA RESOLVER LA ECUACIN RAYLEIGH TENEMOS:

a) Volatilidad Relativa

XY

0XY

10X1Y11

20X2Y22

::::::::

iXiYii

Se determina el promedio del rango de operacin:

Resolviendo la ecuacin:

b) Constante de distribucin: ()

XY

XYK

X1Y1K1

X2Y2K2

::::::

XiYiKi

c) Integracin Numrica:

Por tanto se grafica R vs X, se tendr una funcin de R vs X que desde los limites X w a XF representan el valor numrico de la integral y es igual a logaritmo neperiano de F sobre W.

XYR

XYR1

X1Y1R2

::::::

XiYiRi

OBSERVACIONES:Las composiciones Xw y XD varan conforme transcurre el tiempo de destilacin, las primeras porciones de destilacin son ms concentradas en el componente voltil.Para conseguir un destilado diferencial en forma sucesiva, se debe proceder a una destilacin lenta tal que el vapor desprendido del lquido este diferencialmente en equilibrio en todo momento con dicho lquido.

BALANCE DE MATERIA

1. Balance Global al finalizar la destilacin

2. Balance de masa de componente ms voltil:

Calculo de la composicin promedio del destilado acumulado

En un instante cualquiera:

GLOBALA

Moles entrantes00

Moles salientesdvy.dv

Moles acumuladosdLd(Lx)

E S = ACUM

Global dv = dL .(1)

A -ydv = d(Lx) .(2)

Reemplazando (1) en (2)

-ydv = d(Lx)ydv = Ldx + xdLLdx = (y x)dL

Si = 0X = XF , L = F = DX = Xw , L = w

Ecuacin Rayleigh permite determinar F, W, XF, Xw, conociendo las otras 3 variables conformado con las ecuaciones de Balance total.

3. Integracin grafica

4. Desarrollo del anlisis numrico

Dividir a x en diferenciales entre Xw y XF de tal manera que cada X establece un rea unitaria que debe ir acumulando entre los lmites de operacin.Para el Balance de Energa, el color suministrado por el re-hervidor o calderin (cocina), energa total para llevar cara inicial hasta nivel de ebullicin y luego vaporizar para obtener el mezclado total.

Y=XD

Tv=Hv

F, XF , TF , HF + QR = Xw, Xw, Tw, hw

E. inicial Calor Energa final

F.hF + QR = D.hv + W.hw

QR = D.hv + W.hw F.hFhF = [XF.CPA + (1- XF)CPB] (TF To)

hw = [Xw.CP.MA + (1- Xw)CP] (Tw To)

Hv = XD.MA[CPA(Tv To) + A] + (1- Xo)MB[CPB(Tv To) + B]

Calor requerido en el condensador:

D.Hv = Qc + DhD

Qc = D(Hv - hD)

hD = XD.CPA.MA(1-XD)CPB] (TB-To)

Y el calor en el condensador sub enfriador

Qc = [m.Cp.T]D

Dnde:

D = Tiempo total de destilacin

T = Variacin de temperatura que sufre el fluido en el condensador sub-enfriador

3. MATERIALES

Cinta masking tape (ancha) Soporte Pinza Baln de 3 bocas (1lt) Tapones perforados Refrigerante Cocina Elctrica Refractmetro Termmetros 8-12 tubos de ensayo Gradillas

REACTIVOS: Agua Etanol

MATERIAL DE LIMPIEZA:

Antes y despus de finalizar la practica

4. METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO

Destilacin simple o diferencial. Instalar el baln de 3 bocas. Introducir la muestra, siempre tratar de que no sea ms de la mitad del recipiente. Colocar en la boca central el tapn, tubo de desprendimiento y termmetro, luego en la boca lateral otro termmetro con tapn y por ltimo en la tercera boca solo tapn. Se coloca el refrigerante con una pinza, de preferencia con abrazadera y tapn de entrada con un tubo de desprendimiento. Colocamos mangueras humedecidas y siempre en contracorriente. Enumerar tubos de ensayo para recoger muestras hasta temperatura ambiente. Muestra al comenzar hervir la solucin. Al finalizar el ensayo, determinar sus propiedades. |

5. RESULTADOS DE LOS DATOS EXPERIMENTALES

OJO: NO ME ENVIARON MAS IMAGENES