Practica Rectificacion Por Lotes ESIQIE
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7/24/2019 Practica Rectificacion Por Lotes ESIQIE
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Instituto Politcnico Nacional
Escuela Superior de
Ingeniera Qumica EIndustrias Extractivas
Grupo: 3IM72
Equipo: 5
Profesor:
Carlos Constantino Ortiz Herrera
Alumno:
Martnez Mariel uis Al!erto
Noviembre del 2015
"
Laboratorio de Operaciones Unitarias
Operaciones de Separacin por
P!"#I"! $% ecti&cacin por lotes deuna me'cla binaria
-
7/24/2019 Practica Rectificacion Por Lotes ESIQIE
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Practica% ecti&cacin por lotes de una me'cla binaria
Ob(etivos de la pr)ctica
"onceptual*
#esarrollar los $ono$imientos para $ompren%er el fen&meno %e la separa$i&n%e lqui%os 'ol(tiles) por me%io %e la %estila$i&n %e una mez$la !inaria en una
$olumna a%ia!(ti$a %e re$ti*$a$i&n por lotes) $om!inan%o + $omparan%o los
resulta%os e,perimentales $on los te&ri$os $al$ula%os a partir %e la e$ua$i&n
%e -alei./ + po%er pre%e$ir los tiempos %e opera$i&n) las masas +
$on$entra$iones o!teni%as0
Procedimental
-ealizar los %ia.ramas %e equili!rio !inario %e los sistemas: etanol1a.ua) $omo
solu$i&n i%eal1.as i%eal + solu$i&n no i%eal1.as i%eal0
!ctitudinal
O!ser'ar una $on%u$ta a%e$ua%a %urante la realiza$i&n %e la pr($ti$a
e,/i!ien%o una %is$iplina profesional0 -ealizar una in'esti.a$i&n en las
referen$ias %isponi!les so!re las %iferentes apli$a$iones %el pro$eso %e
%estila$i&n
Introduccin #erica
a %estila$i&n %e mez$las !inarias es una %e las opera$iones !(si$as m(s
importante en la in%ustria qumi$a0 El o!eti'o %el %iseo %e las $olumnas %e
%estila$i&n $onsiste no s&lo en $onse.uir un pro%u$to $on la $ali%a% requeri%a
a un $osto mnimo) sino que tam!i4n se %e!e propor$ionar un pro%u$to $on un
.ra%o %e pureza $onstante) aunque se pro%uz$a al.una 'aria$i&n en la
$omposi$i&n %e la mez$la %e parti%a alimenta$i&n6) /e$/o !astante fre$uente
en las in%ustrias0
os equipos %e %estila$i&n est(n forma%os esen$ialmente por una o 'arias
etapas %on%e se efe$tan simult(neamente estas %os opera$iones %e
'aporiza$i&n + $on%ensa$i&n par$iales) e,istien%o tres m4to%os %e lle'arse a
$a!o: %estila$i&n %iferen$ial) %estila$i&n s!ita + re$ti*$a$i&n8 en esta o$asi&n)
se analizar( la %estila$i&n $ontinua $on re$ti*$a$i&n0
ecti&cacin por lotes
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a %estila$i&n por lotes es una opera$i&n que no o$urre en esta%o
esta!le) %e!i%o a que la $omposi$i&n %e la materia prima $ar.a%a que
pro$e%e la 'aporiza$i&n el $onteni%o %e este $ompuesto 'a
%isminu+en%o0 o anterior se 'e re9ea%o en el aumento %e la
temperatura %e to%o el sistema %e %estila$i&n) %e!i%o a que en el
re$ipiente se $on$entran los $omponentes menos 'ol(tiles0 En las %estila$iones intermitentes) llama%as tam!i4n !at$/) por lotes o
%iferen$ial) se $ar.a al equipo una %etermina%a $anti%a% %e la mez$la
%e inter4s para que) %urante la opera$i&n) uno o m(s $ompuestos se
'a+an separan%o %e la mez$la ori.inal0 n eemplo $omn $orrespon%e
a las %estila$iones que o$urren en los la!oratorios) %on%e el lqui%o es
'a$ia%o en un re$ipiente + $alenta%o /asta /er'ir0 El 'apor forma%o se
retira $ontinuamente por $on%ensa$i&n) que $orrespon%e al $ompuesto
m(s 'ol(til0
El equipo m(s sen$illo para una %estila$i&n por lote $onsiste en untanque $on sistema %e $alentamiento) un $on%ensa%or + uno o m(s
tanques %e alma$enamiento para el pro%u$to0 El material se $ar.a al
tanque + su $onteni%o se /a$e /er'ir0 os 'apores son $on%ensa%os +
alma$ena%os en un tanque $ole$tor0 a 'elo$i%a% %e e'apora$i&n
al.unas 'e$es se $ontrola para e'itar la so!re$ar.a %el $on%ensa%or)
pero pr($ti$amente no se requiere %e nin.n otro tipo %e $ontrol0 Este
es el moti'o por el $ual al.unos autores %enominan a este pro$eso $omo
%estila$i&n %iferen$ial0 ;i se representa los moles %e 'apor por %=,6
"6
;uponien%o un $am!io %iferen$ial su*$ientemente pequeo tal que la
$on$entra$i&n en el 'apor no 'ara0
#a%o que el !alan$e por $orrientes $orrespon%e a %< > 1 %=) alsustituir + e,pan%ir se tiene:
+%= > =%, ? ,%=
26
-earre.lan%o t4rminos e inte.ran%o) se o!tiene:
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ln = i@=f6 > 1 %,@+1,6
36
#on%e el su!n%i$e i representa la $omposi$i&n ini$ial %el tanque %e
%estila$i&n + f la $omposi$i&n *nal %el mismo0
a E$ua$i&n 36 se pue%e inte.rar f($ilmente para el $aso en que lapresi&n sea $onstante) el $am!io %e temperatura %el tanque que
alma$ena la $ar.a sea mu+ pequeo + la $onstante %e equili!rio sea
in%epen%iente %e la $omposi$i&n0 ;i se sa!e que +>B,) %on%e B es la
$onstante %e equili!rio fsi$o) + si 4sta fuera apro,ima%amente
$onstante) la E$ua$i&n 36 se $on'ertira en: ln =i@=f6 > "@B1"6ln,i@,f6
6 Para una mez$la !inaria) si la 'olatili%a% relati'a se supone
$onstante) la inte.ra$i&n %e la e$ua$i&n 36 lle'a a:
n = i@=f6 > "@D1"6 ln,i@,f6 ? Dln"1,f6@"1
,i66 56;i la rela$i&n %e equili!rio +>F,6 se en$uentra en forma ta!ular o
.ra*$a para la $ual no e,iste una solu$i&n analti$a sen$illa) la e$ua$i&n
36) llama%a e$ua$i&n %e -a+lei./) se %e!e inte.rar .ra*$a o
num4ri$amente0
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+esarrollo experimental
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Operacin a
re,u(o total
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J
#ear esta!ilizar el
sistema mantenien%o
$onstante la presi&n
%e 'apor %e
$alentamiento + el
9uo %e a.ua %e
enfriamiento %e los
$on%ensa%ores0
na 'ez al$anza%o el
r4.imen esta!le %e
opera$i&n a re9uototal) se pro$e%e a
tomar le$turas %e
temperaturas) .astos
%e re9uo) altura %el
ni'el %el /er'i%or) las
%ensi%a%es + otra
muestra %e %estila%o Posteriormente se
pro$e%e a operar la
$olumna a re9uo
$onstante) a!rien%ola '(l'ula %e la parte
inferior %el rot(metro
%e %estila%o0
#eterminar el 'alor
%e la rela$i&n %e
re9uo) a la $ual se 'a
a operar + /a!era!ierto el a.ua %e
enfriamiento %el
enfria%or $on$4ntri$o
%el %estila%o0
Operacin a re,u(o
constante -
composicin de
destilado variable
Inme%iatamente
%es$ar.ar el tanque
inferior + $errar su
'(l'ula %e %es$ar.a)
a!rir la '(l'ula
superior + %ear que
el tanque %estila%o
%el se.un%o $orte
si.a 9u+en%o en el
tanque inferior /asta
$umplirse los
si.uientes 5 minutos
%el se.un%o $orte
Cui%ar que se re$i!a el %estila%o en el tanque
re$eptor inferior %e %estila%o %urante 5 minutos) al
$umplirse este tiempo $errar la '(l'ula superior %el
tanque inferior para $omenzar a re$i!ir el se.un%o%estila%o en el tanque superior
Ha$er la $anti%a% %e
$ortes que permita el
tiempo %e opera$i&n
-epetir esta
opera$i&n $a%a 5
minutos) a $a%a $orte
se %e!er( me%ir +
re.istrar su 'olumen)
%ensi%a% +temperatura
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Secuencia de c)lculos
#abla de datos experimentales
+!#OS INI"I!LES
!limentaci
n
./
0cm1
2
0L1
0g3cm41
5 6peso 6mol
7ervidor "K02 25 0KJ5 "K 0L
DATOS DE OPERACIN A REFLUJO TOTAL
Pvapor= 0.8 Kgf/cm2
h (cm) V (L) (g/cm3) % Xpe! Xm!"
Reflujo #$&' L/m
De*"+,! XD ----- 0.891 0.82 85 0.!892
DATOS DE OPERACIN DE RECTIFICACIN A REFLUJO CONSTANTE
"or#e 1 V (L) (g/cm3) Xm!"
De*"+,! XD 1 0.8!$ 0.!$
"or#e 2 V (L) (g/cm3) Xm!"
De*"+,! XD 0.5 0.8$ 0.59
"or#e V (L) (g/cm3) Xm!"
De*"+,! XD 0.$ 0.8$5 0.58
"or#e $ % &'( &g/cm( )mol
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De*"+,! XD 0.5 0.85 0.5$
"or#e 5 % &'( &g/cm( )mol
De*"+,! XD 0. 0.85$ 0.55
"or#e ! % &'( &g/cm( )mol
De*"+,! XD 0. 0.85$ 0.55
"or#e * % &'( &g/cm( )mol
De*"+,! XD 0. 0.855 0.5
"or#e 8 % &'( &g/cm( )mol
De*"+,! XD 0. 0.855 0.5
"or#e 9 % &'( &g/cm( )mol
De*"+,! XD 0. 0.855 0.525
"or#e 10 % &'( &g/cm( )mol
De*"+,! XD 0. 0.855 0.52
"or#e 11 % &'( &g/cm( )mol
De*"+,! XD 0.$ 0.8$5 0.5*
REFLUJO TOTAL
CORTES DE DESTILADO
T (-C) 1 2 $ 5 ! * 8 9 10 11
T# *9 81 81 8$ 85 8! 8! 85 8! 8! 8* 8*
T' *8 80 81 8 89 8! *9 *5 *$ *$ *$ *$
T3 8! 85 85 85 89 80 *! ** * * * *
T. 9* 90 89 85 89 *8 *5 * * * * *2
T *$ 2$ 2$ 25 25 25 25 25 25 25 25 2!
T0 2* 28 29 28 28 28 28 28 28 2* 2* 2*
T *0 *1 *2 *2 *2 *2 *2 *2 *1 *1 *0 *0
T& 2$ 0 * $! $8 $8 !! !8 !* *5 !2 58
T1 52 $* $5 $ $2 $2 $0 * ! $ 0 2
T#2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
T## 22 2$ 2$ 2! 2! 2! 2! 2! 25 25 25 25
"0 #esarrollar la .r(*$a %e equili!rio %e la solu$i&n !inaria %e etanol1a.ua
L
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0" 02 03 0 05 0J 07 0L 0K "
02
0
0J
0L
"
8ra&co 6 vs 9 Etanol !gua :;: mm7g
"omposicion 6
"omposicion 9
20 Emplean%o el m4to%o %e M$Ca!e1/ile) $al$ule el nmero mnimo %e
etapas te&ri$as + la e*$ien$ia a re9uo total) en %on%eXD=0.6892 )
XW=0.084
NET=3NPR= NET1
EFICIENCIA100 E=
NET1NPR
100
E=3116
100
=12.5
. Para la operaci+, de rec#ificaci+, a reflujo co,#a,#e co, lo da#o eperime,#ale
de#ermi,e la pe,die,#e de la rec#a de operaci+, grficame,#e el Nmero de 3#apa
4e+rica de operaci+,.
K
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NET=3NPR= NET1
EFICIENCIA100 E=
NET1NPR
100
E=3116
100
=12.5
"orte $
D2=Volumen
tiempo =0.35L
5min=0.07 L
min
L2=
LPM
=1.582
L
min0.845
Kg
L
46 (0.59 )+18(10.59)KmolKg
=0.0387Kmol
min
D2=
0.07 L
min0.845
Kg
L
46
(0.59
)+18
(1
0.59
)
Kmol
Kg
=0.001713Kmol
min
R2=
L2
D2
=0.0387
Kmol
min
0.001713Kmol
min
=22.6
Para 0O00E $(l$ulo %e !
b2=
R2
R2+1=
22.6
22.6+1=0.025
NET=3NPR= NET1EFICIENCIA100 E=NET1NPR
100
E=3116
100
=12.5
"orte 4
D3=
Volumen
tiempo=
0.34L
5min=0.068
L
min
L3=LPM
=1.582
L
min0.845
Kg
L
46 (0.58 )+18 (10.58)KmolKg
=0.039Kmol
min
D3=
0.068 L
min0.845
Kg
L
46 (0.58 )+18 (10.58)Kmol
Kg
=0.001678Kmol
min
""
-
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R3=
L3
D3
=0.039
Kmol
min
0.001713Kmol
min
=23.2647
Para 0O00E $(l$ulo %e !
b3=
R3
R3+1=
22.67
22.67+1=0.0244
NET=3NPR= NET1
EFICIENCIA100 E=
NET1NPR
100
E=3116
100
=12.5
Esto se reali'a para los == cortes >ue se reali'aron durante laoperacin
$. "alcule el #iempo de de#ilaci+, ( la compoici+, promedio e, cada cor#e de de#ilado
comprelo co, el #iempo real ob#e,ido.
XDprom=F!WXW
FW
F=W+D
W=FD
F!=WXW+DXD
F!=(FD)XW+DXD
F!=FXWDXW+DXD
F!FXW=DXW+DXD
F(!XW)=D(XDXW)
F=DXDXW!XW
C!*e #
"2
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e co,idera a )6 como 0.08 e, #odo lo cao debido a 7ue ,o e #omaro, lec#ura del reiduo
dura,#e la eperime,#aci+, debido al peligro de 7uemadura al e#ar calie,#e dura,#e la operaci+,
f como la compoici+, 7ue e midi+ e, el ervidor.
F=DXDXW
F
XW
=0.0048
Kmol
min0.640.08
0.0840.08=0.6734
Kmol
min
:el ;ala,ce
-
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t= 7.91+1
0.0396Kmol
min
(1.1853Kmol1.1414Kmol )=9.867min
C!*e '
F=DXDXW
FXW=0.001713
Kmol
min0.590.08
0.0840.08=0.2184
Kmol
min
:el ;ala,ce
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W0=
V0
0
PM=
25L0.965Kg
L
46 (0.084 )+18 (10.084) Kg
Kmol
=1.1853Kmol
W2=W0VRTtrD2t=1.1853Kmol0.0396Kmol
min 0.5min0.0017Kmol
min 5min=1.1569Kmo
t= 7.91+1
0.0396Kmol
min
(1.1853Kmol1.1569Kmol)=16.9min
C!*e 3
F=DXDXWFXW
=0.001678
Kmol
min0.580.08
0.0840.08 =0.2097
Kmol
min
:el ;ala,ce
-
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VRT=1.782
L
min0.823
Kg
L
460.689218 (10.6892 )=0.0396
Kmol
min
PM=(0.084 ) (46 )+ (10.084 ) (18 )=20.352 Kg
Kmol
W0=
V0
0
PM=
25L0.965Kg
L
46 (0.084 )+18 (10.084) Kg
Kmol
=1.1853Kmol
W3=W
0VRTtrD3t=1.1853Kmol0.0396
Kmol
min0.5min0.001678
Kmol
min5min=1.1571K
t= 7.91+1
0.0396Kmol
min
(1.1853Kmol1.1571Kmol )=17.2min
Esto se reali'a para los == cortes
50 C(l$ulo %e los moles %e $ar.a que %e!en ser %estila%os a una$omposi$i&n prome%io + tiempo %e %estila$i&n0
"J
-
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055 05J 057 05L 05K 0J 0J" 0J2 0J3 0J
"075
"0L
"0L5
"0K
"0K5
2
205
20"
20"5
9+?6+
=309+@6A1
Ha$er la inte.ra$ion !ao la $ur'a
# (X#)X#X$
=%X( 1
&')prome#io
WoW=
X$ 1
X$ 2
ln($!$o )=( ' 1
)DXWPR*MEDI*
ln($!$o )=( 1
)DXWPR*MEDI*
ln
($!
$o )= (0.0710.08 )
(1.786+2.174 )+ (2.174+1.961 )(1.961+2)6
ln($!$o )=0.018
"7
-
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$ !
$0=e0.018
$ !
$0=0.982
W!=1W0=0.9821.1853=1.164+mol
min
6+ 6A =306+@6A1
0J 0L "07LJ
05K 077
"0KJ"
05L 07
2
05 07"
20"7
05 0JL
20"7
05 0J5
20"7
05 0J2
20"7
053 05
K
20222
053 05J
20222
053 053
20222
05L 05 2
T+4"+ ,e e5"*+,!
Numero de e#apa #e+rica 3ficie,cia
Reflujo 4o#al 3 #'$Reflujo co,#a,#e
"or#e 1 3 #'$"or#e 2 3 #'$"or#e 3 #'$"or#e $ 3 #'$"or#e 5 3 #'$"or#e ! 3 #'$"or#e * 3 #'$
"L
-
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"or#e 8 3 #'$"or#e 9 3 #'$"or#e 10 3 #'$"or#e 11 3 #'$
Re6"57! C!*+*e W0=1.1853Kmol
C!*e F(8m!"/m)
9(8m!"/m)
D(8m!"/m)
L!(8m!"/m)
XDprome#io *
(min)
R
1 2$03. 2$00&0 2$22.& 2$23& 2$0. 1$&0 $1#2 2$'#&. 2$'#0 2$22# 2$23& 2$1 #0$12 ''$' 2$'21 2$'2& 2$22#0 2$231 2$& #$' ''$0$ 2$#1&. 2$#10 2$22# 2$2.2 2$. #$00 ''$25 2$#1 2$#1. 2$22# 2$2.2 2$. #$& ''$30! 2$#1 2$#1. 2$22# 2$2.2 2$. #$& ''$30* 2$#1 2$#1. 2$22# 2$2.2 2$. #$& ''$30
8 2$#13 2$#1#3 2$22# 2$2.# 2$3 #$&1 ''$#9 2$#133 2$#1# 2$22# 2$2.# 2$3 #$12 ''$#.10 2$#133 2$#1# 2$22# 2$2.# 2$3 #$12 ''$#.11 2$'21 2$#1# 2$22#0 2$231 2$& #$' ''$0
Re6"57! C!*+*e W0=1.1853Kmol
C!*e 9(8m!") 4(L$O$:$E)1 #$#.#. 2$2#2 #$#013 2$2' #$### 2$2'3
$ #$#0& 2$2'#5 #$#011 2$2'#! #$#011 2$2'#* #$#011 2$2'#8 #$#01' 2$2'#9 #$#01# 2$2'#10 #$#01# 2$2'#11 #$### 2$2'3
"K
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Observaciones de la Pr)cticaNOPE"onclusiones de la Pr)cticaQOPE
BibliograCa QOPE
2