INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA PETROLERA

ING. ELIZABETH

LABORATORIO DE OPERACIONES DE SEPARACIÓN 3

PRÁCTICA 2 “DESTILACIÓN DIFERENCIAL DE UNA MEZCLA BINARIA”

ALUMNO: EDGAR PÉREZ CRUZ

GRUPO: 8PV1

OBJETIVOS

Conceptual.

Desarrollar los conocimientos para explicar el fenómeno de la separación de dos líquidos volátiles, para lo cual destilará una mezcla binaria en un destilador diferencial a presión constante, 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.

Procedimental.

Realizar los diagramas de equilibrio binario del sistema metanol-agua.Realizar una investigación en las referencias disponibles sobre las aplicaciones del proceso de destilación.

Marco Teórico.

La destilación es el método más común e importante para la purificación y separación de líquidos. Por ejemplo, cuando se destila un líquido se separan sus impurezas no volátiles. 

De hecho, la obtención de agua destilada o la purificación de disolventes orgánicos mediante destilación simple son procesos cotidianos en el laboratorio y en la industria. En algunas ocasiones se pueden separar dos o más líquidos mediante destilación simple siempre que sus temperaturas de ebullición difieran notablemente (más de 60 °C).

En una destilación diferencial el líquido a la presión atmosférica, se calienta en un recipiente cerrado que contiene una salida hacia un tubo refrigerado donde se condensan los vapores. Con esta sencilla operación podemos purificar un disolvente, pero no podemos separar completamente dos o más líquidos volátiles. Para determinar experimentalmente un % en peso o un % en volumen, la magnitud clave es la densidad de la disolución. En general, la relación entre el % vol. o el % en peso con disolución no es simple, es decir, no obedece a una fórmula sencilla o a una relación de proporcionalidad simple. No obstante, es posible construir tablas empíricas que relacionan la concentración de disoluciones estándar con su densidad. 

En un vino el alcohol procede del proceso natural de fermentación del azúcar de la uva, que es metabolizado por bacterias que producen etanol como subproducto. Las mezclas de etanol y agua tienen una densidad relacionada con su grado alcohólico. Ahora bien, el vino no es sólo etanol y agua, sino que tiene otros componentes que también influyen sobre la densidad, y, por lo tanto, una medida simple de la densidad del vino no nos proporciona su grado alcohólico. Para superar esta dificultad, añadiremos agua al vino y destilaremos la mezcla hasta separar todo el etanol. Cuando el volumen de destilado sea al mismo que el volumen de partida tendremos un líquido con el mismo grado alcohólico, pero sin otras sustancias que interfieran. Al medir la densidad del destilado, averiguaremos el grado alcohólico del vino de partida.

El esquema de separación de los componentes del vino por destilación nos indica qué componentes del vino permanecen en el residuo. Las fórmulas de algunos de estos componentes son:

¿Por qué estos componentes no se separan?La destilación de un vino puede aproximarse a la destilación de una mezcla etanol-agua. El diagrama Teb-composición representado esquemáticamente corresponde a una mezcla etanol-agua en el cual se presenta un punto azeotropico que es el lugar en el cual ya no se puede seguir destilando la mezcla ya que no lo permite por las propiedades que adquiere la misma en ese momento al suceder esto se tiene que recurrir a un método más avanzado para seguir separando las sustancias. 

Representa de modo aproximado sobre el diagrama un proceso de destilación simple del vino.

Destilación diferencial o de Rayleigh: En ésta operación se carga una determinada cantidad de la mezcla (fase líquida) al destilador, produciéndose la vaporización mediante un adecuado suministro de calor. 

Los vapores producidos se eliminan en forma continua al ser enviados rápidamente a un condensador, donde se licuan sin que el líquido condensado retorne al destilador, recogiéndose en un recolector. El destilado puede ser recogido en varias partidas, denominadas “cortes”, para dar una serie de productos destilados de distinta pureza o en una sola partida, obteniéndose un destilado global. 

A medida que se va evaporando el componente más volátil la temperatura de ebullición de la mezcla va aumentando. Este proceso se mantiene hasta que se

recoge una cantidad prefijada de destilado o la composición de residuo es la que buscábamos. Se utiliza ampliamente en el laboratorio y en unidades de producción a pequeña escala.

Descripción del proceso Primero se introduce el líquido en un recipiente de calentamiento. La carga líquida se hierve lentamente y los vapores se extraen con la misma rapidez con que se forman, enviándolos a un condensador donde se recolecta el vapor condensado (destilado).La primera porción de vapor condensado es más rica en el componente más volátil A. a medida que se procede con la vaporización, el producto vaporizado es más pobre en A.La operación se inicia introduciendo en el Destilador una carga de L1 moles de componentes A y B con una composición x1 fracción mol de A. En un momento dado, habrá L moles de líquido remanentes en el destilador con una composición x y la composición del vapor que se desprende en el equilibrio es y.La destilación diferencial es básicamente una operación discontinua o por lotes, donde a medida que pasa el tiempo la concentración de componentes volátiles en el colector es menor mientras que la temperatura del calentador aumenta.Supóngase que la mezcla alimentada y el vapor generado están en equilibrio dinámico y por tanto su composición variará continuamente. En una mezcla binaria tenemos el componente A (más volátil) y el B. La ebullición comienza a la temperatura T1 obteniéndose un vapor de composición yA1originado a partir de la mezcla de composición en el componente más volátil xA1. Al separarse este vapor la composición del líquido se desplaza a la izquierda siguiendo la curva de equilibrio, y por tanto aumenta la temperatura de ebullición. Cuando la composición del líquido residual es xA2 el vapor originado tiene una composición yA2, siendo la temperatura T2. El destilado recogido tiene una composición comprendida entre yA1 e yA2. El vapor que se desprende en una destilación diferencial verdadera, está en cualquier momento en equilibrio con el líquido del cual se forma, pero cambia continuamente de composición. Por lo tanto, la aproximación matemática debe ser diferencial.

* Secuencia De Cálculo.

1.- Determinar las composiciones a partir de las densidades obtenidas experimentalmente (Ver anexo Densidad contra % peso para el sistema metanol-agua)

2.- Determinar la composición en peso a partir de los índices de refracción obtenidos experimentalmente, tomando como base las composiciones obtenidas a partir de la densidad.

Balance de materia

3.- Con la lectura del nivel de cada tanque (Destilador, destilado y residuo), se procede a leer el volumen equivalente, en las tablas de nivel contra volumen (anexos), ya obtenido dicho volumen, se afecta por la densidad y a su vez por el peso molecular para obtener la cantidad de materia expresada en Kmol.

F=V*ρ

xF=xF metanol PMmetanolxF metanolPMmetanol+1-xF metanol PMAgua

PM mezclaalimentada=xmetanol×PMmetanol+1-xmetanol×PMagua

F=FPMmezcla alimentada

Realizar los mismos cálculos para D y W

4.- Aplicar el balance de materia globalF=D+W

5.- Aplicar el balance de materia por componenteFxF=DxD+WxW

6.- Realizar el ajuste de materia por medio de un sistema de ecuaciones manteniendo las composiciones constantesF=D+WxF=DxD+WxW

7.- Calcular la relación D/F a partir de:- Datos obtenidos a partir del balance de materia global- Composiciones obtenidas de graficas de densidad contra composición peso- Composiciones obtenidas a partir de índices de refracciónDF=XF-XWXD-XW

DF=1-WF

Comparar y analizar los resultados

8.- Calcular datos de equilibrio para el sistema metanol agua con algoritmo para sistemas reales:

log P°=A-BT+C

ln γA=A121+A12xAA211-xA-2ln γB=A211+A21xAA121-xA-2

xA=P-γBP°BγAP°A-γBP°BxA=γAP°A xAPDonde A12=0.9014 A21=0.5559 9.- Con las presiones de vapor se calcula la volatilidad relativaα=P°AP°B

10.- Se procede a calcular la relación F/W con la ecuación de RayleighFW=XFXW1-XW1-XFα1α-111.- Posteriormente se calcula la misma relación con los datos obtenidos del balance de materiaWF=1+DF

Balance de energía12.- Se procede a realizar un balance de energíaFhF+Qc= DhD+WhW

De donde Qc es el calor cedido por el vapor Qc= DhD+WhW-FhF

13.- Se calculan los calores específicos de cada solución Cp=x*CpMetanol+1-x Cp Agua

14.- Se calcula la entalpia y calor latente de la sustanciahF=Cp F tFλD= XDλMetanol+1-XD λAguahD=Cp D tR prom+ λDhW=Cp W tW

15.- Con fines de comparación, se calcula el calor cedido por el vapor, a partir de la recuperación de condensado de vapor de calentamientomvapor condensado=V vapor condensado × ρ agua

Qvapor=mvapor condensado × λ

16.- Se comparan los calores y se realizan las conclusiones

Tabla De Datos Experimentales.Tanque | Temp ºC | Índice de Refracción | Densidad g/cm3 | Nivel (cm) |Alimentación | 25 | 1.3417 | 0.941 | 42 |Destilado | 35 | 1.345 | 0.928 | 6.5 |Residuo | 43 | 1.33835 | 0.944 | 11.9 |

Tabla de lectura de temperaturas| 0min | 5min | 10min | 15min | 20min | 25min | 30min |T1 Temperatura de entrada al Condensador 1 | 25 | 26 | 77 | 76 | 77 | 79 | 80 |T2 Temperatura del Destilador | 30 | 58 | 79 | 82 | 80 | 76 | 73 |T3 Temperatura de entrada del vapor de calentamiento | 24 | 100 | 101 | 101 | 102 | 103 | 98 |T4 Temperatura de salida del Condensador 1 | 24 | 26 | 27 | 66 | 68 | 69 | 69 |T5 Temperatura de entrada al Condensador 2 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |T6 Temperatura de salida del Condensador 2 | 25 | 25 | 24 | 24 | 24 | 25 | 25 |

Propiedades del MetanolPM= 32 Kg/KmolCp=19.224 Kcal/Kmol ºCλ=8900.0027 Kcal/KmolPropiedades del MetanolPM= 32 Kg/KmolCp=19.224 Kcal/Kmol ºCλ=8900.0027 Kcal/KmolVolumen recuperado: 7.57 litrosPropiedades del AguaPM= 18 Kg/KmolCp=18.015 Kcal/Kmol ºCλ=10000.3365 Kcal/KmolPropiedades del AguaPM= 18 Kg/KmolCp=18.015 Kcal/Kmol ºCλ=10000.3365 Kcal/Kmol

Condiciones del sistemaPresión de trabajo=0 Kg/cm2 MANOMETRICAPresión Barométrica=579 mm Hg = 0.8099 Kg/cm2Temperatura Ambiente=25ºCCondiciones del sistemaPresión de trabajo=0 Kg/cm2 MANOMETRICAPresión Barométrica=579 mm Hg = 0.8099 Kg/cm2Temperatura Ambiente=25ºC

Secuencia De Cálculo.

* Determinación de las composiciones de la mezcla de Alimentación, Destilado y Residuo. (Ver anexo Densidad %peso para metanol-agua)

* Con las densidades obtenidas experimentalmente ir a la gráfica de Composiciones contra Densidades a diferentes temperaturas y encontrar la composición de la mezcla a la temperatura

deseada.Tanque | Temp ºC | Densidad g/cm3 | XPeso | XMol |Alimentación | 25 | 0.928 | 0.39 | 0.2645 |Destilado | 35 | 0.85 | 0.72 | 0.5912 |Residuo | 43 | 0.944 | 0.26 | 0.1650 |

* Con el índice de refracción obtenido en la experimentación leer en la gráfica de Composiciones contra Índice de Refracción (Véase en los anexos) y leer la composición de la mezcla a la temperatura deseada.Tanque | Temp ºC | Índice de Refracción | XPeso | Xmol |Alimentación | 25 | 1,3417 | 0.35 | 0.2324 |Destilado | 35 | 1.345 | 0.7 | 0.56 |Residuo | 43 | 1.33835 | 0.205 | 0.1266 |

* Balance de MateriaF=D+WCon las gráficas de altura de nivel contra volumen de los tanques de enchaquetado, tanque de destilado y tanque de residuo (Véanse los anexos) se lee la cantidad de volumen correspondientes a la alimentación, al destilado y al residuo, dichos volúmenes se afectan por sus respectivas densidades y pesos moleculares para realizar el balance de materia.

Tanque de Alimentación

* Nivel del tanque = 42 cmDe gráfica Nivel contra Volumen se obtiene (Véase anexo)VAlim = 33 litros

* Masa de Alimentación:F=33 L ×1000 ml1 L×0.928 grml×1 Kg1000 gr=30.62 KgXF=0.39

* Determinación de composiciones:XF=XF metanolPMmetanolXF metanolPMmetanol+1-XF metanolPMAguaXF=0.39320.3932+1-0.3918=0.2645

* Peso Molecular de la mezcla en la alimentación:

PMmezcla alimentada=xmetanol×PMmetanol+1-xmetanol×PMagua

PMmezcla alimentada=0.2645×32 KgKmol+1-0.2645×18 KgKmolPMmezcla alimentada=21.7 KgKmol

* Masa Molar de Alimentación:F=FPMmezcla alimentada

F=30.62 Kg21.7 KgKmol=1.4108 Kmol

Tanque del Destilado

* Nivel del tanque = 6.5 cm

De la gráfica Nivel contra Volumen se obtiene (Véase Anexo)VD = 16.6 litros

* Masa Destilado:D=16.6 L ×1000 ml1 L×0.85 grml×1 Kg1000 gr=14.11 KgXD=0.72

* Determinación de composiciones:XD=XD metanolPMmetanolXD metanolPMmetanol+1-XD metanolPMAgua

XD=0.72320.7232+1-0.7218=0.5912

* Peso Molecular de la mezcla en el tanque del Destilado

PMdestilado=xmetanol×PMmetanol+1-xmetanol×PMagua

PMdestilado=0.5912×32 KgKmol+1-0.5912×18 KgKmol

PMdestilado=26.2768 KgKmol

* MasaMolar de Destilado:D=DPMdestilado

D=14.11 Kg26.2768 KgKmol=0.5369 Kmol

Tanque de Residuo

* Nivel del tanque=11.9 cm

En la gráfica Nivel contra Volumen (Véase anexos)

VR = 23 litros

* Masa de Residuo:W=23 L ×1000 ml1 L×0.944 grml×1 Kg1000 gr=21.71 KgXW=0.26

* Determinación de composiciones:

XW=XW metanolPMmetanolXW metanolPMmetanol+1-XW metanolPMAgua

XW=0.26320.2632+1-0.2618=0.165

* Peso Molecular del ResiduoPMresiduo=xmetanol×PMmetanol+1-xmetanol×PMagua

PMresiduo=0.165×32 KgKmol+1-0.165×18 Kg KmolPMresiduo=20.31 Kg Kmol

* Masa Molar del Residuo:W=WPMresiduo

W=21.71 Kg20.31 KgKmol=1.068 Kmol

* Sustituyendo datos en el balance:F=D+W1.4108 Kmol ~ 0.5369Kmol+1.068 Kmol1.4108 Kmol ~1.6049 KmolPor lo tanto existe una diferencia de .0.1941 Kmol

* Balance por componentesFxF=DxD+WxW

1.4108 Kmol×0.2645~0.5369 Kmol×0.5912+1.068×0.165

0.3731mol ~0.3174 Kmol+0.1762 Kmol

0.3731Kmol ~0.4936 Kmol

En este caso también existe una diferencia de 0.1205 Kmol

Nota: Una las razones por las cuales no se cumple la igualdad y existe una diferencia de 0.1205 Kmol es porque se tenían residuo en tuberías, de ahí la variación obtenida, por lo que se debe hacer una corrección en el siguiente sistema de ecuaciones del balance de materia.

Del Balance General Tenemos.

F=D+W ……………………………………… ……..Ecuación 1Sustituyendo tenemos.1.4108 =D+WDel Balance por componente tenemos.FxF=DxD+WxW ……………………………………….Ecuación 2

Sustituyendo nos queda.1.4108×0.2645=0.5912×D+0.165 ×W

Resolviendo el Sistema de ecuaciones:D=0.3293 KmolW=1.0814 KmolF=1.4108 Kmol

La relación D/F calculado con las composiciones obtenidas de gráficas de densidad contra composición del sistema metanol – agua.DF=XF-XWXD-XWDF=0.2645-0.1650.5912-0.165=0.2334

Comparar con la relación D/F obtenida a partir del balance de materia global nos queda:DF=1-WF

DF=1-1.0814 Kmol1.4108 Kmol=0.2335

Usando las composiciones obtenidas con el Índice de Refracción tenemos:DF=0.2324-0.12660.56-0.1266=0.2441

Con esta comparación se puede concluir que el valor obtenido no es el mismo pero es muy similar, este intervalo de error de puede deber a que hubo error a la hora de tomar la lectura, o bien cuando se tomó la lectura la persona encargada no leyó adecuadamente el valor arrojado por el refractómetro. Para mayor certeza del rango de error se utilizarán las composiciones obtenidas a partir de la densidad de la mezcla para que de esta forma los índices de refracción nos permitan comparar de manera aproximada que los primero entran dentro de rango.

* Presión Barométrica: 579 mm Hg ×1.0332kgcm2760 mm Hg=0.7869 kgcm2

* Presión de Operación= Presión de Trabajo + Presión Barométrica

Pop=0kgcm2+0.7844 kgcm2=0.7844 kgcm2×1.0133 bar1.033kgcm2=0.7694 bar

A esta presión se construyen las gráficas de composiciones y temperaturas. (Véase anexos)Ladestilación se efectúa en el rango de 58.07°C a 92.85°C correspondientes a los puntos de ebullición de los componentes a esa presión de operación. (Temperaturas obtenidas con la ecuación de Antoine)Utilizando las constantes de Antoine para los componentes y obteniendo las presiones parciales se calculan las composiciones y la volatilidad promedio.

Ecuación de Antoine logP°=A-BT+C

Ctes. Antoine | Metanol | Agua |A | 8.0724 | 7.96681 |B | 1574.99 | 1669.21 |C | 238.8 | 228 |P° [=] mmHg | T [=] °C | |Teb ⁰C | 58.07 | 92.85 |Véase Anexos

Para los coeficientes de actividad para mezclas binarias mediante la ecuacione de Van Laar tenemos:lnγA=A121+A12xAA211-xA-2 lnγB=A211+A21xAA121-xA-2

Para el cálculo de la volatilidad relativa tenemos: αi=PA°PB°

T | P°a | P°b | Xasup | φA | φB | Xa | Ya | volatilidad || 584.8994 | 135.4689 | 0.9831 | 1.0003 | 1.7113 | 0.9829 | 0.9931 | 4.31759235 |60.3887 | 642.9787 | 150.9222 | 0.8153 | 1.0312 | 1.4470 | 0.8110 | 0.9287 | 4.26033202 |62.7073 | 705.7967 | 167.8489 | 0.6348 | 1.1277 | 1.2511 | 0.6297 | 0.8657 | 4.20495393 |65.0260 | 773.6504 | 186.3601 | 0.4751 | 1.2819 | 1.1337 | 0.4712 | 0.8070 | 4.15137281 |67.3447 | 846.8491 | 206.5733 | 0.3576 | 1.4506 | 1.0737 | 0.3548 | 0.7529 | 4.09950822 |69.6633 | 925.7146 | 228.6119 | 0.2745 | 1.6071 | 1.0428 | 0.2726 | 0.7005 | 4.04928425 |71.9820 | 1010.5809 | 252.6055 |0.2138 | 1.7457 | 1.0257 | 0.2125 | 0.6476 | 4.00062919 |74.3007 | 1101.7953 | 278.6903 | 0.1677 | 1.8672 | 1.0158 | 0.1668 | 0.5926 | 3.95347527 |76.6193 | 1199.7174 | 307.0091 | 0.1313 | 1.9743 | 1.0096 | 0.1307 | 0.5346 | 3.9077584 |78.9380 | 1304.7199 | 337.7113 | 0.1019 | 2.0690 | 1.0058 | 0.1014 | 0.4729 | 3.86341793 |81.2567 | 1417.1887 | 370.9533 | 0.0775 | 2.1535 | 1.0033 | 0.0772 | 0.4068 | 3.82039642 |83.5753 | 1537.5225 | 406.8985 | 0.0570 | 2.2290 | 1.0018 | 0.0568 | 0.3359 | 3.77863947 |85.8940 | 1666.1336 | 445.7172 | 0.0394 | 2.2974 | 1.0009 | 0.0393 | 0.2598 | 3.73809548 |88.2127 | 1803.4470 | 487.5874 | 0.0243 | 2.3587 | 1.0003 | 0.0242 | 0.1780 | 3.69871551 |92.8500 | 2105.9487 | 581.2297 | 0.0000 | 2.4630 | 1.0000 | 0.0000 | 0.0000 | 3.62326418 |

Volatilidad Promedio |3.94549303 |

αprom=3.9454

La relación F/W calculado con las composiciones obtenidas de gráficas de densidad contra composición del sistema metanol – agua y utilizando la ecuación de Rayleigh re-expresada en términos de composiciones.FW=XFXW1-XW1-XFα1α-1

FW=0.26450.1651-0.1651-0.26453.945413.9454-1=1.3912

Comparar con la relación F/W obtenida del balance global:DF=1-WF

WF=1+DF

WF=1+0.3293 Kmol1.4108 Kmol=1.2334

Haciendo la comparación tenemos:

FW=1.3912 de Ecuación de RayleighWF=1.2334 del Balance de Materia

* Balance de Energía FhF+Qc= DhD+WhW

Qc= DhD+WhW-FhF

CpF= XFCpMetanol+1-XF CpAguaCpF=0.2645×19.224+1-0.2645×18.015=18.3347 KcalKmol ºC

hF=Cp F tFhF=18.3347×25℃=458.36 KcalKmol

CpD=0.5912×19.224+1-0.5912×18.015=18.7297KcalKmol ºC

λD= XDλMetanol+1-XD λAgua

λD=0.5912×8900.0027+1-0.5912×10000.3365=9349.8191 Kcalmol

* Temperatura de roció leída de la gráfica T vs X,Y (Véase Anexos)tRprom= tR a XF+ tR a XW2

tRprom= 86ºC+88.5ºC2=87.25ºC

hD=Cp D tR prom+λD hD=18.7297KcalKmol ºC×87.25℃+9349.8191Kcalmol =10983.9854 Kcalmol

CpW=0.165×19.224+1-0.165×18.015=18.2144 KcalKmol ºC

* Temperatura de burbuja leída de la gráfica T vs X,Y (Véase Anexos)

tb a XW=74.5ºChW=Cp W tWhW=18.2144 KcalKmol ºC×74.5℃=1356.97 KcalKmol

* Calor en el condensador

Qc=D*hD+W*hW- F*hFQc=0.5024 Kmol 10983.9854KcalKmol+ 1.068 Kmol 1356.97KcalKmol-1.4108Kmol 458.36KcalKmolQc=6320.94 Kcal

* Volumen de condensado de vapor recuperado:

Vvapor condensado=7.57 Litros=0.00757 m3

* Masa de condensado de vapor recuperado:

mvapor condensado=Vvapor condensado × ρagua

ρaguaprom =1000 Kgm3

mvapor condensado= 0.00757 m3× 1000 Kgm3=7.57 Kg

* Calor cedido por el vapor:Qvapor=mvapor condensado × λ

λ=calor latente de condensación a PABS= 1.077

λ= 538.4 KcalKg

Qvapor=7.57 Kg × 538.4 KcalKg=4075.68 Kcal

* Perdidas de calor:6320.94 Kcal -4075.68 Kcal=2245.25 Kcal

Nota: este calor debería ser el mismo pero es posible que la razón de la diferencia sea que no hubo una correcta medición en el condensado de vapor de calentamiento.

* Conclusiones.La práctica permitió llevar a cabo el proceso de una destilación diferencial de una mezcla binaria reafirmando los conocimientos teóricos para poder hacer uso de la ecuación de Rayleigh en la obtención de la relación de la alimentación respecto al residuo obtenido y compararlo con el valor experimental a partir del correspondiente balance de materia.La destilación diferencial es eficiente pero tiene algunas desventajas debido a que su operación es intermitente y hay que esperarse a que la mezcla comience a evaporar.También este tipo de destilación sus mezclas llegan a su temperatura de burbuja, se utiliza para mezclas binarias y multi-componentes, y no hay reflujo.Las concentraciones obtenidas en los tanques del destilado son relativamente bajas si las comparamos con una columna de rectificación esto es debido a la naturaleza de la operación por eso mismo este tipo de destilación solo se utiliza a nivel laboratorio o planta piloto.El destilador diferencial es un equipo de simple operación en el cual no se pueden separar mezclas con puntos de ebullición muy cercanos u obtener compuestos con una alta pureza ya que dicho proceso tendería a llevarse a cabo en un numero de recirculaciones muy grande y esto llevaría un tiempo de operación demasiado grande por lo que se castigarían los costos de operación lo cual a nivel industrial no es viable.Al efectuar el balance de materia nos damos cuenta que el balance no se cumple, esto puede deberse a que las líneas de alimentación retienen una determinada cantidad de la mezcla producto de operaciones anteriores del equipo de destilación. Si se lograra efectuar una purga de todas las líneas sería probable que se cumpliera el balance sin embargo en la práctica es muy posible que esto no se pueda llevare a cabo ya que por ejemplo las bombas necesitan de líquido en las tuberías de succión para poder funcionar adecuadamente y que no lleguen a sobrecalentarse.Con la ecuación de Rayleigh las composiciones obtenidas así como la volatilidad promedio de los componente para el cálculo de la relación F/W, se obtiene un valor muy aproximado a la relación F/W obtenida a partir del balance de materia global, esta similitud de valores obtenidos nos permite comprobar que la ecuación de Rayleigh es el método matemático apropiado y preciso para explicar el comportamiento del proceso de destilación diferencial.El balance de materia disto un poco de lo teórico, esta desviación se puede explicar si consideramos que puede haber algunas fallas en la operación del equipo; por lo cual el balance no reflejara por completo nuestra operación.Durante la operación del equipo si se cumplió con lo estipulado ya que las composiciones del líquido y del vapor si van cambiando continuamente conforme va pasando el tiempo.Continuando con la parte de los balances estos no se cumplieron al 100% ya que había variaciones tal vez se atribuyan a errores de medición, y a las tomas de lecturas tanto de los medidores de nivel como de las gráficas por lo cual varían los resultados.

ObservacionesA pesar de la antigüedad de los equipos del laboratorio, su ayuda para la comprensión de los temas vistos en clase es primordial, sin embargo el hecho de que arrojen datos incongruentes o erróneos, nos ayuda a deducir que es lo que estuvo mal en la operación, para generarnos un criterio como ingenieros.El diagrama del equipo es complejo, ya que se encuentra en un espacio muy reducido, y muchas líneas se cruzan, esto representó un reto para poder realizarlo de forma correcta.Se observa que el sistema metanol-agua es un sistema no ideal ya que no se cumple con el balance de materia. Es decir alimentamos 1.4108 Kmol de mezcla y obtenemos 1.6049 Kmol como resultado de la suma de destilado y residuo, teniendo una diferencia de 0.1941 Kmol.

* Bibliografía:

Robert H. Perry, Manual del Ingeniero Químico, Vol. II, Séptima Edición, Editorial Mc Graw Hill.Donald Q. Kenrn, “Procesos de Transferencia de Calor”, trigésima quinta reimpresión 2004, Editorial Mc Graw Hill.Treybal E Robert, “Operaciones de transferencia de masa” Mc. Graw Hill, Book Co. 2da. Edición, México (1980).http://www.iq.uva.es/separacion/archivos/arrastrevapor.pdfhttp://www.doschivos.com/trabajos/quimica/554.htmZ. KISTER, HENRY (1992) Distillation Design, McGraw-Hill, primera edición