INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGA JOS ANTONIO ANZOTEGUIPNF PROCESOS QUIMICOSEL TIGRE ESTADO ANZOATEGUI

PRACTICA 2.DESTILACION CONTINUA17 de Octubre de 2013

SECCION: Q 02GRUPO: 3

INTEGRANTES:Damas, Estiben C.I. 20.740.536Jimenez, Fatima C.I. 17.745.814Zambrano, Nathaly C.I. 19.141.297

INDICE

Paginas

RESUMEN3

INTROCCION 4

PARTE EXPERIMENTAL

Curva de Calibracion.

Destilacin a Reflujo Constante.5

Destilacin a Flujo Variable.6

Equipos, materiales t reactivos necesarios 8

DICUSIONES 9

CONCLUSIONES11

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS12

ANEXOS13

RESUMEN

En esta ocasin se realizara una Destilacin Continua. Se evaluaran las principales variables que controlan dicho proceso. Se aplicaran fundamentos de reflujo constante y a composicin del destilado constante.

Para esta prctica se deben Realizar el balance de materia para la operacin de la columna a reflujo constante y a composicin del destilado constante, calcular la eficiencia de la torre y calcular el calor disipado durante la operacin de la columna.

A mitad del proceso se tuvo que detener, puesto que los parmetros a los que estaba ajustado el equipo se distorsionaron, haciendo as que la temperatura disminuyera y el proceso de destilacin se interrumpiera.

Pese a ese inconveniente se pudo observar el proceso de destilacin, por lo menos el principio.

INTRODUCCION

La operacin unitaria de destilacin es un mtodo que se usa para separar los componentes de una solucin lquida, el cual depende de la distribucin de estos componentes entre una fase de vapor y una fase lquida. Ambos componentes estn presentes en las dos fases. La fase de vapor se origina de la fase lquida por vaporizacin en el punto de ebullicin.

La destilacin se puede llevar a cabo en la prctica por medio de cualquiera de dos mtodos principales. El primer mtodo consiste en la produccin de un vapor por ebullicin de la mezcla lquida que se va a separar en una sola etapa, para recuperar y condensar los vapores. En este mtodo no se permite que el lquido regrese al destilador de una sola etapa y se ponga en contacto con los vapores que se desprenden.

El segundo mtodo implica el retorno de una porcin del condensado al destilador. Los vapores se desprenden a travs de una serie de etapas o platos, y parte del condensado fluye hacia abajo a travs de la serie de etapas o platos a contracorriente con respecto a los vapores.

PARTE EXPERIMENTALCurva de calibracin:Se debe preparar con anterioridad preferiblemente soluciones de etanol-agua a 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 83, 86, 89, 92, 95, y 98 % V/V. Medir los ndices de refraccin de cada una de las soluciones anteriores. Ya que no se pudo realizar previamente, se har en el momento de la prctica en clase.

Destilacin a Reflujo ConstantePreparar aproximadamente 5 l de solucin de Etanol Agua entre 50 y 70 % V/V, a esta preparacin se le mide el ndice de refraccin. Esta ser la alimentacin de la torre.

Luego procederemos a eencender el termostato. Medir temperatura del agua de refrigeracin y medir su caudal. Se debe encender tambin el Dest-Star Advance (el equipo controlador) y fijar los parmetros de trabajo: 1. Temperatura del caldern. 1. Temperatura del tope o destilado.1. Reflujo.1. Whitdral.

Se debe aactivar el calentamiento de la solucin y esperar que la torre se estabilice y comience el proceso de destilacin, esto se nota porque no hay cambios en la temperatura de fondo y tope, lo cual podemos verificar con exactitud en la pantalla del Dest-Star Advance. Anotar las temperaturas de fondo y tope, a la entrada y salida del agua de enfriamiento. Trabajar a reflujo total por 1 hora. Al comenzar la destilacin desechar este primer destilado. Registrar la cada de presin, esperar cinco minutos para medir el caudal de destilado. Tomar muestra del caldern y del recolector simultneamente. Anotar las temperaturas. La toma de muestra no debe exceder los 2 segundos. Para esto deben estar sincronizadas las personas encargadas. Medir los ndices de refraccin de cada muestra a temperatura ambiente. Tomar las muestras de residuo y destilado simultneamente cada 20 min hasta completar 3 muestras. Anotar presin y temperatura de tope, fondo, entrada y salida del agua de enfriamiento por cada muestra.

Destilacin a reflujo VariableEsta parte se explicara, pero no se logro realizar en la prctica, por inconvenientes tcnicos.1. Ajustar nuevamente la vlvula de reflujo para aumentar la relacin de reflujo cada 30 minutos. Tomar las muestras de destilado y residuo simultneamente cada variacin de reflujo hasta completar tres muestras.1. Medir presin, temperaturas e ndice de refraccin en cada toma de muestra.1. Anotar el tiempo de operacin experimental y detener el proceso. Anotar el volumen total de destilado.1. Espere 15 minutos para apagar el termostato despus de haber parado el proceso de destilacin.

EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS NECESARIOS Torre de destilacin al vacio de crudos. Refractmetro. Mezcla etanol-agua. Cronometro. Cilindros graduados de 10 y 500 ml. Termmetro. Viales. Goteros. Vasos de precipitado. Pipetas de 10 ml. Algodn

DISCUSINES

La finalidad con la cual se realizo esta prctica fue, por medio de la separacin de mezclas, especficamente por el mtodo de destilacin por carga, se logr separar alcohol etlico de una bebida alcohlica, en este caso un ron santa barbar. Este mtodo consiste en la separacin de una cantidad especfica de carga en los componentes que la forman, utilizando para ello una cantidad de calor aprovechando la diferencia de volatilidad de los compuestos que forman la mezcla.

El objetivo principal de la prctica es evaluar las principales variables que controlan el proceso de destilacin binaria por cargas. Para lograr dicho objetivo fue necesario aplicar los fundamentos de destilacin por carga a reflujo constante y a reflujo variable, mediante la toma de volmenes de destilado y residuo al haber finalizado cierto tiempo de operacin para determinar parmetros como el nmero mnimo de etapas que pueden darse as como la cantidad de platos tericos a reflujo constante y variable que resulto ser

En la prctica tambin deba realizarse balances de materia en la columna tanto a reflujo constante como a reflujo variable con la finalidad de calcular el calor generado y se obtuvo el siguiente valor

Adems se determino Coeficiente global de transferencia de masa Kxa (Ec. McCabe Thiele durante el proceso y resulto ser

Por ltimo el clculo de la eficiencia de la torre de destilacin para determinar el grado funcionamiento de la columna de destilacin resultado ser Esto indica que el proceso fue eficiente en su totalidad.

Todo esto a nivel terico, puesto que los parmetros del equipo se desconfiguraron y no fue posible adquirir la cantidad de destilado necesario.

Zambrano, Nathaly.CONCLUSIONES.

Calor disipado en el proceso:

Nmeros de platos tericos:

Coeficiente global de transferencia de masa Kxa (Ec. McCabe Thiele):

Eficiencia del proceso:

Zambrano, Nathaly. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

GEANKOPLIS, CHISTIE J. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias (3era edicin) Mxico.

HIMMELBLAU, DAVID M. Principios bsicos y clculos en ingeniera qumica (6ta edicin).

MC. CABE SMITH Operaciones Unitarias En Ingeniera Qumica. Cuarta Edicin. Compaa Editorial Continental.

PERRY. Manual del Ingeniero Qumico. Sexta edicin. Volumen V

TREYBAL, R. Operaciones De Transferencia De Masa. Segunda Edicin. Mc. Graw Hill.

ANEXOS

Clculos de destilacin:

1) Ubicacin de las fracciones molares en las grficas correspondientes: Xf = 0,24; ledo al interceptar nDde la muestra inicial (1,3565) con la curva de la grfica N 2 (nD vs Xetanol).

Xw = 0,16; ledo al interceptar el menor nD del caldern (1,3512) con la curva de la grfica N 2 (nD vs Xetanol).

XD = 0,75; ledo al interceptar el mayor nD del destilado (1,3620) con la curva de la grfica N 2 (nD vs Xetanol).

Yf = 0,55; ledo del intercepto de Xf (0,24) con la curva de la grfica N 3 equilibrio lquido-vapor (T vs XY), el punto de corte se proyect a la derecha hasta cortar la curva de la fraccin de vapor leyendo en el eje X este valor.

YD = 0,75; YD = XD

Xpi = 0,24; Xpi = Xf

Ypi = 0,56; ledo de la proyeccin Xpi en la grfica N 4 fraccin molar de etanol (X) vs fraccin molar de agua (Y).

2) Fracciones molares de etanol y agua para cada una de las muestras utilizadas para la elaboracin de la curva de calibracin etanol-agua:Muestra I

3) Moles de etanol:

4) Moles de agua:

5) Fraccin de etanol:

6) Densidad de la mezcla etanol-agua:

7) Masa molar de la mezcla etanol-agua:

8) Masa de la mezcla etanol-agua:

9) Fracciones (Y) de etanol y agua: Moles de mezcla:

Masa de etanol y de agua:

10) Calculo de los moles de etanol en el caldern (Mi):

Nota: ledo al interceptar el nD de la alimentacin con la curva de la grfica N 1 (nD vs %v/v de etanol).

11) Calculo de los moles de etanol en el destilado (MD):

Reflujo constante 3:21. Muestra I

1. Muestra II

1. Muestra III

Reflujo variable Reflujo 3:2

Reflujo 4:2

Reflujo 5:2

12) Calculo de los moles de etanol en el caldern despus de la destilacin (Mf):Mi = Mf + MD

Mf= Mi - MD

Reflujo constante 3:21. Muestra IMf = (38,4849 0,2258) mol

1. Muestra IIMf = (38,4849 0,2258) mol

1. Muestra IIIMf = (38,4849 0,2258) mol

Reflujo 3:2Mf = (38,4849 0,2258) mol

Reflujo 4:2Mf = (38,48490,2668) mol

Reflujo 5:2Mf = (38,48490,5542) mol

13) Calculo de razn optima de reflujo, D y L:

Para D:

Reflujo 3:2 Muestra I

Para L:(L = Q)

Entonces,

Muestra II

Para L:(L = Q)

Entonces,

Muestra III

Para L:(L = Q)

Entonces,

Reflujo variable Reflujo 3:2

Para L:(L = Q)

Reflujo 4:2

Para L:(L = Q)

Reflujo 5:2

Para L:(L = Q)

Entonces,

14) Balance total de materia:Reflujo constante y variable 3:2.Para muestras I, II, III. Y reflujo variable. Debido a que el valor de D es igual para todas:

F= D + W

W = F - D

Balance por componente:Xf * F = XD * D + Xw * W

(0,24 * F) = (0,75 * 1,8815x10 mol/s) + (0,16*W) (Ec. 2)

Se sustituye (Ec. 1) en (Ec. 2) para obtener F:(0,24 x F) = (0,75 x 1,8815x10 mol/s) + (0,16 x (F 1,8815x10 mol/s))

0,24F = 1,41x10mol/s + 0,16F 3,01x10 mol/s

0,24F - 0,16F = 1,11x10 mol/s

0,08F = 1,11x10mol/s

Por lo que W:W = F 1,8815x10 mol/s

W = (1, 39x10 1,8815x10) mol/s

Reflujo variado 4:2F = D + WW = F - D

Balance por componente:Xf * F = XD * D + Xw * W(0,24 * F) = (0,75 * 2,2236x10 mol/s) + (0,16 *W) (Ec. 2)

Se sustituye (Ec. 1) en (Ec. 2) para obtener F:

(0,24 x F) = (0,75 x 2,2236x10 mol/s) + (0,16 x (F 2,2236x10 mol/s))

0,24F = 1,67x10 mol/s + 0,16F 3,56x10 mol/s

0,24F - 0,16F = 1,09x10 mol/s

0,08F = 1,31x10 mol/s

Por lo que W:W = F 2,2236x10 mol/s

W = (1,64x10 2,2236x10) mol/s

Reflujo variado 5:2F = D + W

W = F - D

Balance por componente:Xf * F = XD * D + Xw * W

(0,24 * F) = (0,75 * 4,6182x10 mol/s) + (0,16 *W) (Ec. 2)

Se sustituye (Ec. 1) en (Ec. 2) para obtener F:(0,24 x F) = (0, 75 x 4, 6182x10 mol/s) + (0, 16 x (F 4, 6182x10 mol/s))

0,24F = 3, 46x10 mol/s + 0,16F 7, 39x10 mol/s

0,24F - 0,16F = 2, 72x10 mol/s

0,08F = 2, 72x10 mol/s

Por lo que W:W = F 4,6182x10mol/s

W = (3, 41x10 4, 6182x10) mol/s

15) Calor disipado en el proceso:

Dnde:

De la grfica N 3:TL = 82,5 CTF = 25,3 CTG = 93,5 CTomados del PERRY:CPEtanol = 0,65 Cal/g CCPAgua = 0,9987 Cal/g CEtanol = 200 Cal/gAgua = 540 Cal/g

Reflujo constante 3,2 muestra I, II, III y reflujo variado 3:2

Reflujo variado 4:2

Reflujo variado 5:2

16) Calculo de Rmin:

Rmin =0,66Reflujo constante y variable 3:2 RR (real) = 0, 99

b(real)=0, 38

Reflujo variable 4:2 R R (real)=1, 32

b(real)=0, 32

Reflujo variable 5:2 R R (real)= 1, 65

b(real)=0, 45

Lnea de operacin (punto (X ; Y) que determina la orientacin de la lnea de operacin:Esto es para todas las q=1,0 anteriores.

Nota: se asume un valor de X mayor que Xf, donde se escogi un valor de X = 0,35.

17) Nmeros de platos tericos:

Dnde:

18) Coeficiente global de transferencia de masa Kxa (Ec. McCabe Thiele):

Dnde:Z = altura del empaqueL = flujo msico por unidad de rea Media geomtrica de los flujos molares de destilado, flujo molar promedio:

Reflujo contante 3:21. Muestra I

Para la muestra I, II y III de reflujo constante 3:2 y de reflujo variable 3:2 el valor de D es el mismo anterior debido a que el caudal es igual para todos.

Reflujo variable 4:2

Reflujo variable 5:2

Flujo molar por unidad de rea:

Para un Nmin = 2, se despeja Kxa de la ecuacin de McCabe Thiele:

19) Eficiencia del proceso:

Material adicional.

ANEXOS N1.Planteando los balances de materia a la columna se obtiene:

DIAGRAMA N 1. Estructura del men del DEST-STAR Advance, sin estar destilando

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