Instituto Politécnico Nacional
Escuela Superior de Ingeniería Química e
Industrias Extractivas
Operaciones Unitarias
Alumna:
Hernández Betancourt Brenda Rubí
Fecha de entrega: 01 de marzo de 2016
Laboratorio de Destilación y Extracción
4 P M 8 1
EQUIPO 1
TABLA DE CONTENIDO
I. OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 3
II. DEFINICIONES....................................................................................................................................... 4
III. CONCLUSIONES ............................................................................................................................... 10
IV. OBSERVACIONES ............................................................................................................................. 10
V. APÉNDICE.............................................................................................................................................. 11
VI. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................................... 17
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
3
I. OBJETIVOS
En esta práctica de introducción se proporciona a los alumnos, los conocimientos y principios básicos
para efectuar las prácticas correspondientes al Curso de Operaciones de Separación III, así como la
identificación de los equipos a utilizar.
Mediante esta práctica:
Conceptual: Adquirir los conocimientos básicos relacionados con las operaciones de separación III para
realizar las prácticas operativas.
Procedimental: Investigar aspectos concernientes a las operaciones de separación III y realizar
actividades que refuercen los conceptos, integrando los estilos de aprendizaje del grupo.
Actitudinal: Fomentar el aprendizaje autónomo y el trabajo en equipo, así como establecer pautas de
trabajo (puntualidad, respeto, profesionalismo, derechos y responsabilidades) en el laboratorio.
Desarrollar las competencias orales y escritas, además de potenciar las habilidades investigativas del
grupo de aprendizaje.
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
4
II. DEFINICIONES
DESTILACIÓN
NO ESTAN EN EQUILIBRIO
El líquido y el vapor pueden estar a distinas presiones y temperaturas y en diferentes
fracciones molares
EN EL EQUILIBRIO
No hay cambio de composición entre las fases (pero no son la misma para cada fase)
Cuando un líquido que contiene dos o más componentes es calentado hasta su
temperatura de ebullición, la composición del vapor será normalmente diferente a la
del líquido. Esta diferiencia es aplicable para separar mezclas de compuestos por sus
diferentes volatilidades o presiones de vapor
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
5
CO
MP
OR
TAM
IEN
TO ID
EAL
Ley de Raoult
𝑃𝐴 = 𝑃𝐴0 × 𝑥
𝑥 =𝑃𝑇 − 𝑃𝐵
0
𝑃𝐴0 − 𝑃𝐵
0
Ley de Dalton
𝑃𝑇 = 𝑃𝐴 + 𝑃𝐵
𝑦 =𝑃𝐴0 × 𝑥
𝑃𝑇
Ecuación de Antoine log 𝑃0 = 𝐴 −𝐵
𝑡 + 𝐶
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
6
CO
MP
OR
TAM
IEN
TO N
O
IDEA
L
Ecuación de Raoult Modificada
𝑝𝑖 = 𝛾𝑖 × 𝑝𝑖0 × 𝑥𝑖
𝑃 =
𝑖=𝐴
𝑁
𝑝𝑖 =
𝑖=𝐴
𝑁
𝛾𝑖 × 𝑥𝑖 × 𝑝𝑖0
Ecuación de Van Laar
ln 𝛾𝐴 = 𝐴12 × 1 +𝐴12 × 𝑥𝐴
𝐴21(1 − 𝑥𝐴)−2
ln 𝛾𝐵 = 𝐴21 × 1 +𝐴21 × 𝑥𝐴𝐴12 × 𝑥𝐴
−2
Ley de Dalton Modificada
𝑃 = 𝛾𝐴 × 𝑝𝐴0 × 𝑥𝐴 + 𝛾𝐵 × 𝑝𝐵
0 × 𝑥𝐵
𝑥𝐴 =𝑃 − 𝛾𝐵 × 𝑝𝐵
0
𝛾𝐴 × 𝑝𝐴0 + 𝛾𝐵 × 𝑝𝐵
0
𝑦𝐴 =𝛾𝐴 × 𝑝𝐴
0 × 𝑥𝐴𝑃
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
7
DESTILACIÓN SIMPLE
Destilación de Equilibrio o Instantánea
Al intrarla alimentación al equipo, la evaporación es
extremadamente rápida
Debido al contacto intimo entre el vapor y el líquido
Destilación por Lotes o Diferencial
Interesanmás las cantidades totales recolectadas de fondos y
de destilado que las tasas de flujo
Destilación por Arrastre con Vapor de Agua
Varia la fracción molar de las sustancias orgánicas volátiles en
el vaporizador, por lo que varia la temperatura del recipiente
Su principal uso es en el tratamiento de desechos que
contienen sustancias orgánicas volátiles valiosas
Sin reflujo
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
8
RECTIFICACIÓN
Rectificación Binaria
La mezcla en cuestión consta únicamente de dos
componentes.
Rectificación por Lotes
Se utiliza cuando se requiere una mejor separación
Rectificación Multicomponentes
Se lleva a cabo en función de los puntos de ebullición
Dependiendo del número de componentes de la mezcla será el número de platos
Rectificación Extractiva
Pueden separarse completamente agregando
una tercera sustancia.
Con Reflujo
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
9
Método Mc Cabe-Thiele
Determina el número de etapas teóricas
𝑅 =𝐿𝑜
𝐷
Fases de la mezcla: Líquido subenfriado, saturado, Mezcla
liq-vap, Vapor saturado y sobrecalentado
Ecuación de línea de alimentación
𝑞 =𝐻𝑣 − 𝐻𝑓
𝐻𝑣 − 𝐻𝑙𝑓
Referido a la parte superior del domo
Líneas de operación
𝑉 = 𝐿𝑜 + 𝐷
ത𝑉 = ത𝐿 − 𝐷 Balance de materia del domo y hervidor de la
columna
𝑦 =𝐿
𝑉𝑥 +
𝐷
𝑉𝑥𝐷
𝑦 =ത𝐿
ത𝑉𝑥 −
𝑊
ത𝑉
Zona de rectificación y zona de agotamiento
𝐷 =𝐹(𝑍𝑓−𝑋𝑤)
𝑋𝑑−𝑋𝑤
𝑊 =𝐹(𝑋𝑑−𝑍𝑓)
𝑋𝑑−𝑋𝑤
Balance Global
𝑦 =𝑅
𝐸+1𝑥 +
𝑥𝐷
𝑅+1
Línea de operación de zona de rectificación
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
10
III. CONCLUSIONES
La destilación es el proceso de separación más difundido y utilizado en la industria y la operación
unitaria más utilizada en la ingeniería química.
Es un proceso fácil de operar y diseñar, sin embargo, es una operación con grandes consumos
energéticos debido a que es necesario condensar y evaporar las corrientes de reflujo
. Las variables de las cual depende dicho proceso es la presión, temperatura y las composiciones de la
mezcla.
Los diferentes tipos de destilación tienen sus diferencias, se ocupan de acuerdo a las sustancias a
separar y el grado de pureza que se requiera.
IV. OBSERVACIONES
El recorrido que se dio en el laboratorio para la muestra de los equipos a trabajar, tomando en cuenta
que la mezcla binaria con la que se trabajara es metanol-agua, el cual se hicieron los diagramas
correspondientes para un sistema ideal y no ideal con las presiones de 760 y 585 mmHg,
respectivamente, en el que se observan diferencia, ya que uno de ellos no está afectado por el
coeficiente de volatilidad (sistema no ideal).
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
11
V. APÉNDICE
SISTEMA IDEAL (760 y 585 mmHg):
T (°C) P°A P°B XA YA
64,574 760,000 182,618 1,000 1,000
65,000 772,861 186,143 0,978 0,995
70,000 937,657 231,971 0,748 0,923
75,000 1130,606 286,990 0,561 0,834
80,000 1355,283 352,612 0,406 0,725
85,000 1615,538 430,398 0,278 0,591
90,000 1915,510 522,062 0,171 0,430
95,000 2259,622 629,473 0,080 0,238
100,197 2669,156 760,000 0,000 0,000
T (°C) P°A P°B XA YA
58,074 585,000 135,495 1,000 1,000
60,000 632,920 148,232 0,901 0,975
65,000 772,861 186,143 0,680 0,898
70,000 937,657 231,971 0,500 0,802
75,000 1130,606 286,990 0,353 0,683
80,000 1355,283 352,612 0,232 0,537
85,000 1615,538 430,398 0,130 0,360
90,000 1915,510 522,062 0,045 0,148
93,023 2118,008 585,000 0,000 0,000
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
12
SISTEMA NO IDEAL (760 y 585 mmHg):
T (°C) P°A P°B XA Gamma A Gamma B XA2 YA
64,574 760,000 182,618 1,000 1,000 1,744 1,000 1,000
65,000 772,861 186,143 0,971 1,001 1,688 0,971 0,988
70,000 937,657 231,971 0,592 1,162 1,215 0,592 0,849
75,000 1130,606 286,990 0,326 1,507 1,061 0,326 0,730
80,000 1355,283 352,612 0,192 1,800 1,021 0,192 0,618
85,000 1615,538 430,398 0,115 2,026 1,007 0,115 0,495
90,000 1915,510 522,062 0,064 2,203 1,002 0,064 0,356
95,000 2259,622 629,473 0,028 2,344 1,000 0,028 0,195
100,197 2669,156 760,000 0,000 2,463 1,000 0,000 0,000
T (°C) P°A P°B XA Gamma A Gamma B XA2 YA
58,074 585,000 135,495 1,000 1,000 1,744 1,000 1,000
60,000 632,920 148,232 0,859 1,018 1,507 0,859 0,946
65,000 772,861 186,143 0,484 1,271 1,139 0,484 0,813
70,000 937,657 231,971 0,269 1,618 1,041 0,269 0,698
75,000 1130,606 286,990 0,159 1,892 1,014 0,159 0,582
80,000 1355,283 352,612 0,093 2,101 1,005 0,093 0,450
85,000 1615,538 430,398 0,048 2,265 1,001 0,048 0,299
90,000 1915,510 522,062 0,015 2,396 1,000 0,015 0,121
93,023 2118,008 585,000 0,000 2,463 1,000 0,000 0,000
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
13
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0
105,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
T [°
C]
x,y [Fracción mol]
IDEAL-760
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
y [F
racc
ión
mo
l]
x [Fracción mol]
IDEAL -760
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
14
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
T [°
C]
x,y [Fracción mol]
IDEAL-585
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
y [F
racc
ión
mo
l]
x [Fracción mol]
IDEAL-585
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
15
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
100,0
105,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
T [°
C]
x,y [Fracción mol]
760-NO IDEAL
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
y [F
racc
ión
mo
l]
x [Fracción mol]
760-NO IDEAL
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
16
55,0
60,0
65,0
70,0
75,0
80,0
85,0
90,0
95,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
T [°
C]
x,y [Fracción mol]
585-NO IDEAL
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0
y [F
racc
ión
mo
l]
x [Fracción mol]
585-NO IDEAL
PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN
17
VI. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
Academia de Operaciones Unitarias “Manual de Prácticas de Destilación”, Laboratorio de
Operaciones Unitarias, 1987, E.S.I.Q.I.E-I.P.N.
http://proceso-destilacion.blogspot.mx/2011/06/introduccion.html 28/02/2016
http://jackorganica.blogspot.mx/2007/09/destilacion-simple-y-fracionada.html 28/02/2016
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/figueroa_r_jl/capitulo2.pdf 28/02/2016