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TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ECATEPECDIVISIÓN DE INGENIERÍA QUÍMICA Y BIOQUÍMICAASIGNATURA: LABORATORIOS INTEGRALES III CARRERA: INGENIERIA QUIMICA.

PRACTICA 2.Titulo: Destilación de una mezcla binaria etanol-agua.

I.- RELACIÓN DE CONOCIMIENTOS:

Conocimientos requeridos Conocimientos por adquirir

Equilibrio de fases. Diagramas de fases. Destilación.

Determinación de platos teóricos. Determinación de platos reales.

II.- OBJETIVO:

Determinar el numero de etapas tanto teóricas como reales

Comparar el numero de etapas teóricas por la ecuación de Fenske con respecto al método grafico.

Hacer una curva de calibración para determinar las composiciones de nuestros productos

III.- HIPÓTESIS:

IV.- INTRODUCCIÓN:

Relaciones de equilibrio y diagramas de ebullición.Los métodos de destilación se aplicarán con éxito si se comprenden los

equilibrios que existen entre la fase vapor y líquido de las mezclas encontradas. Por lo tanto, es esencial un breve análisis de dichos equilibrios.

Aquí se dará especial atención alas mezclas binarias. Considerándose de mezclas binarias, las cuales serán llamadas “ordinarias”, para indicar


a) que 1os componentes líquidos se disuelven en cualquier proporción para formar soluciones homogéneas, las cuales no son necesariamente ideales, y

b) que no hay complicación alguna de puntos de ebullición máximos o mínimos.

El componente A de la mezcla binaria A-B se considerará como el más volátil; esto significa que la presión de vapor de A puro a cualquier temperatura es mayor que la presión de vapor B puro. Por supuesto, el equilibrio entre vapor-líquido para cada sustancia pura de la mezcla es su relación entre la presión de vapor y la temperatura, tal como se indican en la figura 7.1. Respecto de las mezclas binarias, se debe también considerar una variable adicional, la concentración. Las fracciones mol son las unidades mas convenientes de concentración que pueden utilizarse; durante todo este análisis x será la fracción mol de la sustancia más volátil, A en el líquido, y y* la correspondiente fracción mol en e1 equilibrio de A en el vapor.

Considerándose primero una sección típica a presión constante (figura A). La intersección en el plano de presión constante produce una curva sin máximos o mínimos que se extiende desde el punto de ebullición de B puro hasta el de A puro a la presión considerada. La curva superior proporciona la relación entre la temperatura y la composición del vapor (t-y*); la curva inferior, la relación entre la temperatura y la composición del líquido (t-x). Las mezclas de líquido y vapor en el equilibrio están a la misma temperatura y presión, de forma que las líneas de unión, como la línea DF, unen las mezclas en el equilibrio en D y F. Hay un número infinito de dichas líneas de unión para este diagrama. Una mezcla en la curva inferior, como en el punto D, es un líquido saturado; una mezcla en la curva superior, como en F, es un vapor saturado. Una mezcla en E es una mezcla de dos fases, que consta de una fase líquida de composición en D y una fase vapor de composición en F, en proporción tal que la composición promedio de toda la mezcla se representa mediante E. Las cantidades relativas de las dos fases en el equilibrio estan relacionadas con los segmentos de la línea de unión,


Figura A Figura B

Considérese una solución en G, en un recipiente cerrado que puede mantenerse a presión constante moviendo un pistón. La solución está completamente líquida. Si se calienta, la primera burbuja de vapor se forma en H y tiene la composición en J, más rica en la sustancia más volátil; por lo tanto, la curva inferior se llama la curva de temperatura del punto de burbuja. Al irse evaporando más mezcla, se forma más vapor a expensas del líquido; se origina entonces, por ejemplo, el líquido L y su vapor en el equilibrio K, aunque la composición de la masa total es aun la original como en G. La última gota del líquido se evapora en M y tiene la composición en N. El sobrecalentamiento de la mezcla sigue la trayectoria MG. La mezcla se ha evaporado en un rango de temperatura desde H hasta M, a diferencia de la temperatura única de evaporación de una sustancia pura. Entonces, el término punto de ebullición para una solución, generalmente no tiene significado puesto que la evaporación ocurre en un rango de temperatura, esto es, desde el punto de formación de la burbuja hasta el punto de formación de rocío. Si se enfría la mezcla en 0, todos los fenómenos reaparecen en orden inverso. Por ejemplo, la condensación comienza en M, en donde la curva superior se conoce como la curva de punto de rocío y continúa hasta H.

Por otra parte, si una soluci6n como la que se encuentra en H, se hierve en un recipiente abierto y sus vapores escapan hacia la atmósfera, el residuo líquido se volverá cada vez mas pobre, puesto que el vapor es más rico en la sustancia más volátil. La temperatura y la composici6n del líquido saturado residual se mueven a lo largo de la curva inferior hacia N, al continuar la destilación.


Las composiciones vapor-liquido en el equilibrio pueden mostrarse también sobre un diagrama de composición (x VS. y*), como en la figura B. Por ejemplo, el punto P sobre el diagrama representa la línea de unión DF. Dado que el vapor es más rico en la sustancia más volátil, la curva cae arriba de la diagonal 45 º que se ha trazado como comparación.

Volatilidad relativa

Cuanto mayor es la distancia entre la curva en el equilibrio y la diagonal de la figura B, mayor es la diferencia en las composiciones del líquido y del vapor, y mayor es la facilidad para realizar la separación por destilación. Una medida numérica de lo anterior se conoce como el factor de separación o, particularmente en el caso de la destilación, la volatilidad relativa α. Esta es la relación entre la relación de concentraciones de A y B en una fase y en la otra, y es una medida de la posibilidad de separación.

El valor de α generalmente cambiará al variar x de 0 a 0.1. Si y* = x (excepto en x= 0 o 1), α = 1.0 y la separación no es posible. Cuanto más arriba de la unidad esté α, mayor será el grado de separación.

Soluciones ideales. La Ley de Raoult

Antes de estudiar las características de las mezclas que se desvían marcadamente de las características que se acaban de describir, se van a considerar los equilibrios para el caso límite de las mezclas cuyos vapores y líquidos son ideales. Para una solución ideal, la presión parcial en el equilibrio p* de un componente a una temperatura fija es igual al producto de su fracción mol en el líquido por su presión de vapor p cuando está puro a esta temperatura. Esta es la Ley de Raoult.

Si la fase vapor también es ideal,

Y las presiones totales, al igual que las parciales, son lineales en x a una temperatura dada. Estas relaciones se muestran de modo gráfico en la figura 9.5. Entonces puede calcularse la composición del vapor en el equilibrio a esta temperatura. Por ejemplo, el valor de y* en el punto D sobre la figura es igual a la relación entre las distancias FG y EG,


MÉTODOS SIMPLES DE DESTILACIÓN.

La operación unitaria de destilación es un método que se usa para separar los componentes de una solución líquida, el cual depende de la distribución de estos componentes entre una fase de vapor y una fase líquida. Ambos componentes están presentes en las dos fases. La fase de vapor se origina de la fase líquida por vaporización en el punto de ebullición.

El requisito básico para separar los componentes por destilación consiste en que la composición del vapor sea diferente de la composición del líquido con el cual está en equilibrio en el punto de ebullición de este último. La destilación se basa en soluciones en las que todos los componentes son bastante volátiles, como soluciones amoniaco-agua o etanol-agua, en las que ambos componentes también están en fase de vapor. Sin embargo, al evaporar una solución de sal y agua, se vaporiza el agua pero la sal no. El proceso de absorción difiere de la destilación en cuanto a que uno de los componentes de la absorción es esencialmente insoluble en la fase líquida. Como ejemplo de absorción puede citarse el caso de la extracción de amoniaco del aire con agua, donde el aire es insoluble en la solución agua-amoniaco.

Destilación flash (en equilibrio o instantánea)

La destilación flash consiste en la vaporización de una fracción definida del líquido, en una forma tal que el vapor que se forma está en equilibrio con el líquido residual, la separación del vapor y el líquido, y posterior condensación del vapor. La Figura siguiente muestra los elementos de una planta de destilación flash. La alimentación se hace circular, por medio de la bomba a, a través del calentador b, y se reduce la presión en la válvula c. Una íntima mezcla de vapor y líquido entra en el separador d, en el que permanece suficiente tiempo para que se separen las corrientes de líquido y vapor. Debido al gran contacto existente entre


el líquido y el vapor antes de su separación, las corrientes que salen de ambos están en equilibrio. El vapor sale a través de la línea e y el líquido a través de la línea g.

Destilación flash de mezclas binarias.

Consideremos 1 mol de una mezcla de dos componentes que entra como alimentación del equipo que se representa en la Figura anterior. Sea la concentración de la alimentación xF, expresada como fracción molar del componente más volátil. Sea f la fracción de moles de la alimentación que se vaporiza y retira continuamente como vapor. Por tanto, (1 – f) es la fracción de moles de la alimentación que sale de forma continua como líquido. Sean yD y xB

las concentraciones del vapor y el líquido, respectivamente. A partir de un balance para el componente más volátil, basado en 1 mol de alimentación, toda la cantidad de este componente que entra con la alimentación tiene que salir con las dos corrientes,

……………..1

En la Ecuación 1 hay las dos incógnitas xB e yD,. Para resolver la ecuación es preciso disponer de una relación entre las incógnitas. Tal relación viene dada por la curva de equilibrio, en la que y, y x, son las coordenadas de un punto de


esta curva. Si xB e yD, se sustituyen por x e y, respectivamente, la Ecuación 1 puede escribirse así

………….2

La fracción f no está fijada directamente sino que depende de la entalpía del líquido caliente que entra y de las entalpías del líquido y el vapor que salen de la cámara de flash. Para una condición dada de la alimentación, la fracción f puede aumentar operando a una presión menor. La Ecuación 2 es la ecuación de una recta de pendiente - (1 - f)/f y que puede representarse sobre el diagrama de equilibrio. Las coordenadas de la intersección de esta recta y la línea de equilibrio son x = xB e y = yD La intersección de esta línea del balance de materia y la línea diagonal x = y resulta conveniente para ser utilizada como un punto de dicha línea. Tomando x = xF en la Ecuación 2, se obtiene

De donde y = xF = x. La línea del balance de materia corta a la diagonal en x = xF para todos los valores de f.

Destilación simple por lotes o diferencial

En este tipo de destilación, primero se introduce 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. En la figura siguiente se muestra un destilador simple. 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 equilibrio es y. Se ha vaporizado entonces una cantidad diferencial dL.

La composición del recipiente varía con el tiempo. Para determinar la ecuación de este proceso, se supone que se vaporiza una cantidad pequeña dL. La composición del líquido varía de x a x-dx y la cantidad de líquido de L a L - dL.


Se hace un balance de materiales con respecto a A, donde la cantidad original = cantidad remanente en el líquido + cantidad de vapor.

Efectuando la multiplicación del lado derecho,

Despreciando el termino dxdL y reordenando,

Donde L1 son los moles originales cargados (F) , L2 son los moles remanentes en el destilador (W), x1 es la composición original (xF) y x2 es la composición final del líquido (xW) .

La integración de la ecuación anterior se puede llevar a cabo por medios gráficos, graficando 1/(y-x) en función de x y determinando el área bajo la curva entre x1 y x2. La curva de equilibrio proporciona la relación entre y y x.

A la ecuación anterior se le llama ecuación de Rayleigh. La composición promedio del total de material destilado, yprom. se obtiene por medio de un balance de materia.

Sustituyendo


E integrando la ecuación de Rayleigh obtenemos:

A esta última ecuación se le conoce como ecuación integrada de Rayleigh.

Destilación simple con arrastre de vapor

Los líquidos con alto punto de ebullición no se pueden purificar por destilación a presión atmosférica, impuesto que los componentes de la mezcla líquida podrían descomponerse a las temperaturas elevadas que se requieren. Con frecuencia, las sustancias de alto punto de ebullición son casi insolubles en agua; entonces, se logra una separación a temperatura más baja por medio de una destilación simple con arrastre de vapor, método que se usa con bastante frecuencia para separar un componente de alto punto de ebullición de cantidades pequeñas de impurezas no volátiles.

Si se hierve una capa de agua líquida (A) y un componente inmiscible de alto punto de ebullición (B) como el hidrocarburo, a 101.3 kPa abs de presión, entonces, de acuerdo con la regla de las fases, para tres fases y dos componentes es,

Por consiguiente, si la presión total es fija, el sistema también lo es. Puesto que hay dos fases líquidas, cada una de ellas desarrollará su propia presión de vapor a la temperatura prevaleciente y no puede ser influida por la presencia de la otra. Cuando la suma de las dos presiones de vapor individuales es igual a la presión total, la mezcla hierve y

Donde PA es la presión de vapor de agua pura A y PB es la presión de vapor de B puro. Entonces, la composición del vapor es


Mientras estén presentes las dos fases líquidas, la mezcla hervirá a la misma temperatura, produciendo un vapor de composición constante yA. La temperatura se determina mediante las curvas de presión de vapor de A y B puros.

En la destilación con arrastre de vapor, mientras haya agua líquida presente, el componente B de alto punto de ebullición se vaporizará a temperatura muy inferior a su punto de ebullición normal sin usar vacío. Los vapores de agua (A) y el componente (B) de alto punto de ebullición se suelen recolectar en un condensador y las dos fases líquidas inmiscibles resultantes se separan. Este método tiene la desventaja de requerir de grandes cantidades de calor para evaporar simultáneamente el agua y el compuesto de alto punto de ebullición.

La relación entre moles de B destilado y moles de A destilado es:

La destilación con arrastre de vapor se emplea algunas veces en la industria alimenticia para eliminar contaminantes y sabores de grasas y aceites comestibles. En muchos casos se emplea vacío en vez de destilación por arrastre de vapor para purificar materiales de alto punto de ebullición. La presión total es bastante baja, por lo que la presión de vapor del sistema iguala a la presión total a temperaturas relativamente bajas.

Van Winkle dedujo ecuaciones para la destilación por arrastre de vapor en la cual hay una considerable cantidad de componente no volátil junto con el componente de alto punto de ebullición. Esto implica un sistema de tres componentes. También considera otros casos para la destilación por arrastre de vapor binaria en lotes, de multicomponentes, en lotes y continua.

Destilación por el método de McCabe-Thiele.

La rectificación (fraccionada) o destilación por etapas con reflujo se puede considerar desde un punto de vista simplificado como un proceso en el cual se


lleva a cabo una serie de etapas de vaporización instantánea, de manera que los productos gaseosos y líquidos de cada etapa fluyen a contracorriente. El líquido de una etapa se conduce o fluye a la etapa inferior y el vapor de una etapa fluye hacia arriba, a la etapa superior. Por consiguiente, en cada etapa entra una corriente de vapor Y y una corriente líquida L, que se mezclan y alcanzan su equilibrio, y de dicha etapa sale una corriente de vapor y una corriente de líquido en equilibrio. El diagrama de flujo de este sistema se muestra en la figura que viene para una etapa simple.

Realizando el balance de materia para el esquema anterior obtenemos lo siguiente:

Ahora para un sistema a contracorriente por etapas múltiples como se ilustra la figura siguiente,

Se obtuvo la ecuación de balance de materias o ecuación de la línea de operación,


Que relaciona las concentraciones de las corrientes de vapor y de líquido que se ponen en contacto en cada etapa. En una columna de destilación, las etapas (a las que se llama casquetes de burbujeo o platos) de una torre de destilación están distribuidas verticalmente, como se ilustra de manera esquemática en la figura siguiente

.

La alimentación entra a la columna de destilación aproximadamente en la zona media de la misma. Si la alimentación es líquida, fluirá hacia abajo, a un casquete de burbujeo o etapa. El vapor entra al plato y burbujea a través del líquido a medida que éste fluye hacia abajo, El vapor y el líquido que salen del plato están esencialmente en equilibrio. El vapor continúa hacia arriba pasando a la siguiente etapa o plato, donde nuevamente se pone en contacto con el líquido que fluye hacia abajo. En este caso, la concentración del componente mas volátil


(el componente A de punto de ebullición más bajo) va aumentando en el vapor de una etapa a la superior siguiente y disminuye el líquido de una etapa a la inferior siguiente. El vapor final que sale por la parte de arriba se envía a un condensador y se extrae una porción del producto líquido (destilado), que contiene una alta concentración de A. El líquido remanente en el condensador regresa (refluja) al plato superior.

El líquido que sale por el plato inferior entra a un hervidor, donde se vaporiza parcialmente, y el líquido remanente, que es pobre en A o rico en B, se extrae como producto líquido. El vapor del hervidor regresa a la etapa o plato inferior. En la torre de destilación que se ilustra sólo se muestran tres platos, pero en muchos casos, el número de platos es mayor. En el plato de burbujeo, el vapor penetra a través de una abertura y burbujea en el líquido para producir un contacto íntimo entre el líquido y el vapor en el plato. En el plato teórico, el vapor y el líquido que salen del mismo están en equilibrio. El hervidor se puede considerar como una etapa o plato teórico.

Calculo del número de etapas:

McCabe y Thiele han desarrollado un método matemático gráfico para determinar el número de platos o etapas teóricas necesarios para la separación de una mezcla binaria de A y B. Este método usa balances de materia con respecto a ciertas partes de la torre, que producen líneas de operación similares a las de la ecuación de balance en etapas múltiples, y la curva de equilibrio x-y para el sistema.

El supuesto principal del método de McCabe-Thiele consiste en que debe haber un derrame equimolar a través de la torre, entre la entrada de alimentación y el plato superior y la entrada de alimentación y el plato inferior. Esto se ve en la figura ll .4-2, donde las corrientes de líquido y vapor entran a un plato, establecen su equilibrio y salen del mismo. El balance total de material proporciona la expresión

donde Vn+1 , son mol/h de vapor del plato n + 1, Ln son mol/h de líquido del plato n, yn+1 es la fracción mol de A en Vn+l, y así sucesivamente. Las composiciones y, y x, están en equilibrio y la temperatura del plato n es Tn. Si se toma Tn como referencia se puede demostrar por medio de un balance de calor que las diferencias de calor sensible en las cuatro corrientes son bastante pequeñas cuando los calores de disolución son despreciables. Por consiguiente, sólo son importantes los calores latentes en las corrientes Vn+1, y Vn. Puesto que los calores molares latentes para compuestos químicamente


similares son casi iguales, Vn + 1 = Vn y Ln = Ln-1 , . Por tanto, la torre tiene un derrame molar constante.

Ecuación para la sección de enriquecimiento. En la siguiente figura se muestra una columna de destilación continua con alimentación que se introduce a la misma en un punto intermedio, un producto destilado que sale por la parte superior y un producto líquido que se extrae por la parte inferior. La parte superior de la torre por encima de la entrada de alimentación recibe el nombre de sección de enriquecimiento, debido a que la alimentación de entrada de mezcla binaria de componentes A y B se enriquece en esta sección, por lo que el destilado es más rico en A que en la alimentación. La torre opera en estado estacionario. Un balance general de materia con respecto a la totalidad de la columna en la figura ll .4-3 establece que la alimentación de entrada de F mol/h debe ser igual al destilado D en mol/h más los residuos W en mol/h.

Un balance total de materia con respecto a un componente nos da,

Balance para la zona de enriquecimiento


Al despejar yn+1 de la ecuación anterior nuestro resultado es la línea de operación de esta sección:

Y ya que como y entonces tenemos

Donde R = Ln / D razón de reflujo

Ecuaciones para sección de empobrecimiento. Al llevar a cabo un balance total de materiales sobre la sección de líneas punteadas de la figura siguiente para la zona de empobrecimiento de la torre por debajo de la entrada de alimentación,

La ecuación anterior es la línea de operación de la sección de empobrecimiento.


En la destilación de una mezcla binaria de A y B, por lo general se especifican las condiciones de alimentación, la composición del destilado y la de los residuos, y se tiene que calcular el número de platos teóricos. Sin embargo, el número de platos teóricos necesarios depende de las líneas de operación. Para fijar éstas, se establecer la razón de reflujo R = Ln,/D de la parte superior de la columna.

Uno de los valores límite de la razón de reflujo es el del reflujo total, o R = ∞. Puesto queR = Ln, /D, y, mediante la ecuación

Entonces Ln es muy grande, como también el flujo de vapor Vn. Esto significa que la pendiente R/(R + 1) de la línea de operación de enriquecimiento se transforma en 1 .O y que las líneas de operación de ambas secciones de la columna coinciden con la línea diagonal de 45º, de acuerdo con el diagrama de la figura siguiente:

El número de platos teóricos que se requieren se obtiene, como antes, escalonando los platos del destilado a los residuos. Esto proporciona el número mínimo de platos que se pueden utilizar para obtener cierta separación. En la práctica, esta condición se puede lograr si se regresa el vapor condensado V, de la parte superiora la torre en forma de reflujo, esto es, como reflujo total. Además, todo el líquido de los residuos se pasa al hervidor. Por consiguiente, todos los productos de destilado y de residuos se reducen a un flujo cero, al igual que la alimentación nueva a la torre. Esta condición de reflujo total se puede interpretar como un requisito de tamaños infinitos de condensador, hervidor y diámetro de torre para determinada velocidad de alimentación. Si la volatilidad relativa a de la


mezcla binaria es más o menos constante, se puede emplear la siguiente expresión analítica de Fenske para calcular el número mínimo de etapas teóricas Nm cuando se usa un condensador total,

Efecto de las condiciones de alimentación. Las condiciones de la corriente de alimentación F que entra a la torre determinan la relación entre el vapor Vm en la sección de empobrecimiento y Vn en la sección de enriquecimiento y entre Lm y Ln. Si la alimentación es parte en líquido y parte en vapor, éste se añade a Vm, para producir Vn.

Por conveniencia del cálculo, las condiciones de alimentación se presentan con la cantidad q, que se define como

Donde Hv es la entalpia de la alimentación al punto de roció.HL es la entalpia de la alimentación al punto de ebullición.HF es la entalpia de la alimentación en condiciones de entrada.

ALIMENTACION PENDIENTELiquido frio >1Liquido a temperatura de ebullición ∞Mezcla L-V <0Vapor saturado =0Vapor recalento 0-1


V.- EXPERIMENTO:

MATERIAL DE LABORATORIO:

No Material Cantidad

1 Vaso de pp. 2 l 12 Vaso de pp. 1 l 23 Vaso de pp. 100 ml 14 Vaso de pp. 50 ml 115 Probeta de 1 l 16 Pipeta de 10 ml 17 Propipeta. 18 Pipeta Pasteur. 19 Pera de hule. 1

10

EQUIPO DE LABORATORIO:

No Características Cantidad

1 Columna de destilación. 12 Refractómetro. 13

REACTIVOS:

No Material Cantidad


1 Agua (H2O) Suficiente.2 Etanol (C2H6O) Suficiente.3

Metodología:


Trabajando con la columna de destilacion:

VI.- ANÁLISIS DE RESULTADOS:

Realizar un diagrama de equilibrio etanol-agua T, XY y X, Y

Preparar una mezcla etanol-agua.

Determinar el número de moles de la mezcla.

Verter la mezcla en la columna de destilación.

Realizar una curva de calibración en el refractómetro(Concentración vs índice refracción)

Esperar a que se estabilice la columna a una determinada temperatura de operación.

Ya estabilizada la temperatura tomar una muestra de cada plato incluyéndose también el recalentador y el rectificador.

Una vez terminada la experimentación realizar un balance de materia de la columna de destilación.


Realizando curva de calibración por medio del índice de refracción

Etanol. Agua.PM (g/gmol) 46.1 18

ρ (g/ml) 0.79 0.97

V. Etanol

V. Agua

mol etanol mol agua

moles totales

fraccion mol de etanol

INDICE DE REFRACCION

ml ml mol mol mol

0 10 00,538888

9 0,538888889 0 1,333

1 90,017136

7 0,485 0,502136659 0,034127481 1,337

2 80,034273

30,431111

1 0,46538443 0,073645177 1,34

3 7 0,051410,377222

2 0,428632201 0,119939608 1,345

4 60,068546

60,323333

3 0,391879971 0,174917431 1,347

5 50,085683

30,269444

4 0,355127742 0,241274581 1,35

6 4 0,102820,215555

6 0,318375512 0,322951837 1,355

7 30,119956

60,161666

7 0,281623283 0,425947084 1,358

8 20,137093

30,107777

8 0,244871053 0,559859051 1,3614

9 10,154229

90,053888

9 0,208118824 0,741066724 1,3618

10 00,171366

6 0 0,171366594 1 1,362

Moles totales


Fracción mol

Cálculos:

De nuestros datos creamos una curva de calibración de la cual vamos a obtener una ecuación aproximada.

De esta ecuación despejaremos a x obteniendo así:

Temperatura Indicé de refracción.ComposicionesXE YE

Hervidor 78,8 1,353 0,73239544 0,26760456


Plato 1 76,4 1,349 0,57947855 0,42052145Plato 2 75,4 1,359 0,19718633 0,80281367Plato 3 73,6 1,361 0,12072788 0,87927212

Producto 69,8 1,3618 0,09014451 0,90985549Alimentación de la torre de destilación.1.5 l de agua = 83.3 moles de agua1.5 l de etanol = 25.7 moles de etanolMoles totales = 83.3 + 25.7 = 109 molesFA = 0,7642FE = 0,2358

Porción evaporadaD = 0.560 l = 13.85 molesDA = 0,09014 =2.8 molesDE = 0,9098 = 11.05 moles

F = D + WW = F – D = 109 – 13.85 = 95.5 molesWA = 0,73252 = 80.35 molesWE = 0,2676 = 14.85 moles

Calculando el numero de platos teoricos


VII.- CONCLUSIONES:

La destilación es uno de los procesos que se efectúan principalmente en las industrias es por eso que debemos saber que es lo que esta ocurriendo o que fenómeno se esta involucrando en esta y no nada mas eso si no también la toma correcta de los datos para que estos se puedan manipular fácilmente y sea


IX.- BIBLIOGRAFÍA

No. Autor / Año Título Editorial / Edición

1 Cristy J Geankoplis Proceso de transporte y operaciones unitarias

CECSA 3º ed. México

2 Ocon-Tojo Problemas de ingeniería química

Ed Aguilar

3 Warren L. Cabe.Julian C Smith

Operaciones unitarias en ingeniería química

McGraw Hill. 4ª edición.

Robert E. Treybal Operaciones de transferencia de masa

McGraw Hill. 2º edición

X.- APÉNDICES.

Diagramas de equilibrio T-XY y X-Y para un sistema Etanol-Agua.

CONSTANTES DE ANTOINE.ETANOL. AGUA.

Am 16,1952 Aa 16,5362Bm 3423,53 Ba 3985,44Cm -55,7152 Ca -38,9974Teb 351,481 Teb 373,161

P 101.325

Y como Ya + Yb = 1 y Xa + Xb = 1 obtenemos:


Donde

ANEXOS.


TEMPERATURAPRESION PARCIAL

K FRAC MOL DE ETANOL. VOLATILIDAD RELATIVA.ETANOL. AGUA

º C k kPa kPa ETANOL AGUA X Y78,331 351,481 101,500308 43,9091473 1,00098923 0,43302907 1 1 2,31159824779,631 352,781 106,774187 46,2916957 1,05299987 0,4565256 0,91114475 0,959435306 2,30655163980,931 354,081 112,272523 48,7822484 1,10722409 0,48108726 0,82875294 0,917615221 2,30150365282,231 355,381 118,002575 51,3846625 1,16373348 0,5067521 0,75077912 0,873706794 2,29645519583,531 356,681 123,97175 54,1028909 1,22260109 0,53355908 0,67694119 0,827629039 2,29140714184,831 357,981 130,187605 56,940983 1,28390143 0,56154816 0,60697703 0,779298676 2,28636033186,131 359,281 136,657844 59,9030862 1,34771049 0,59076022 0,54064289 0,728630093 2,28131557487,431 360,581 143,390322 62,9934465 1,41410574 0,62123714 0,47771201 0,675535303 2,2762736588,731 361,881 150,393047 66,2164093 1,48316614 0,65302179 0,41797334 0,619923912 2,27123530990,031 363,181 157,674174 69,576421 1,55497213 0,686158 0,36123031 0,561703071 2,26620127391,331 364,481 165,242011 73,0780293 1,62960563 0,72069062 0,30729977 0,500777442 2,26117223792,631 365,781 173,105017 76,7258843 1,70715007 0,75666553 0,25601098 0,437049154 2,25614886793,931 367,081 181,271802 80,5247393 1,78769035 0,79412958 0,20720466 0,370417769 2,25113180595,231 368,381 189,751128 84,479452 1,8713129 0,83313069 0,1607322 0,300780238 2,24612166996,531 369,681 198,551908 88,5949847 1,9581056 0,8737178 0,11645483 0,228030864 2,2411190597,831 370,981 207,683208 92,8764055 2,04815787 0,91594088 0,07424294 0,152061261 2,2361245299,131 372,281 217,154243 97,3288889 2,14156058 0,95985098 0,03397537 0,072760319 2,231138623

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