UNIVERSIDAD DE CARTAGENAFACULTAD DE INGENIERAPROGRAMA DE INGENIERA QUMICA

Laboratorio de operaciones unitarias IIPre-reporteColumna de destilacin

Integrantes:Miguel Fernndez LenZaida MontielJorge PatrnRobn Romero Medina

Presentado al docente:Rodrigo Ricardo Paredes Msc.

06 - 08 - 2014

Tabla de contenido

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OBJETIVOS

Objetivo generalPoner en prctica los conocimientos correspondientes a destilacin para la correcta puesta en marcha y operacin del equipo.

Objetivos especficos1. Identificar las partes que conforman el equipo de destilacin.2. Determinar las condiciones de equilibrio del sistema.3. Calcular el nmero de etapas tericas mediante el mtodo de McCabe - Thiele.4. Estudiar el comportamiento del sistema mediante grficos EVL.

EQUIPOEl equipo a utilizar est conformado por una columna de destilacin fraccionada a escala piloto fabricada en vidrio boro-silicato con dimetro nominal de 2 pulgadas, posee 5 platos perforados hechos en PTFE (politetrafluoroetileno) de 12 cm cada uno, conformando una altura de columna de 60 cm, sostenida por una estructura de aluminio reforzado de tipo industrial, compuesta de una unidad de proceso y un gabinete de control, ambas unidades estn interconectadas formando una sola instalacin.Adems cuenta con: Un rehervidor con capacidad de 5 litros de mezcla, fabricado en vidrio boro-silicato, con vlvula de vaciado y mantilla de calentamiento elctrico. Sistema de tubera para agua de enfriamiento fabricado en PVC cedula 80 tipo industrial y accesorios fabricados en acero inoxidable y PTFE. Rotmetro para medicin de flujo de agua de enfriamiento con capacidad de 30 a 300 litros/hora. Sensores de temperatura en cuatro secciones del proceso. Condensador fabricado en vidrio boro-silicato tipo serpentn, con regulacin de flujo de agua de enfriamiento. Cabezal de reflujo fabricado en vidrio boro-silicato, de 20 cm de altura acoplado al plato superior de la columna. Vlvulas para toma de muestra en diferentes secciones de la columna. Sistema de reflujo con vlvulas manuales de retorno y obtencin de producto. Condensador de producto destilado, con regulacin de flujo de agua de enfriamiento. Recibidor de vidrio para producto destilado fabricado en vidrio borosilicato, con capacidad de un litro y vlvula para toma de muestra en el recibidor de producto.

FUNDAMENTOS TERICOS Y SU APLICACIN

La operacin de destilacin se basa en las: Diferencias en los puntos de ebullicin Diferencias de volatilidad relativaEstas diferencias permiten que los constituyentes de una mezcla bicomponente puedan separarse de forma relativamente sencilla alcanzando niveles de pureza significativamente altos dependiendo de la operacin y las etapas del equipo.El funcionamiento de esta operacin unitaria se fundamenta en el equilibrio vapor- lquido, el cual nos indica que todo sistema tiende a querer alcanzar el equilibrio termodinmico para esto debe tener presin constante e igual en ambas fases, temperatura constante e igual en ambas fases y composiciones en ambas fases constantes y definidas. se tienen en cuenta un valor , los cuales representan la tendencia de los componentes a vaporizarse y que estn dadas por la ecuacin 1 y 2. (1)(2)Para sistemas binarios estas ecuaciones pueden combinarse y generar la ecuacin (3)(3)Para sistemas ideales:

sta ecuacin expresa que la fraccin molar del componente ms voltil en el vapor es una funcin de la fraccin molar del mismo en el lquido y de la volatilidad relativa.

De las ecuaciones anteriores y de la definicin de K se obtiene:

Para sistemas no ideales se tiene en cuenta los valores de fugacidad, la cual puede considerarse una presin termodinmica

Ahora, para la determinacin de las etapas, esto se realiza mediante la aplicacin de balances de masa y energa sobre la columna.

Para el balance completo de energa en la columna

Dividendo la columna en dos zonas, para la zona de enriquecimiento tenemos:

Para la zona de agotamiento:

Finalmente la Interseccin de las dos lneas de operacin

Graficando obtenemos el nmero de etapas tericas.

Hiptesis1. Se consider que la torre de destilacin a escala piloto se encuentra en estado estable cuando opera a reflujo total y a esta condicin se calculan los valores inciales.2. Cuando la torre de destilacin trabaja sin reflujo los perfiles de concentracin en las etapas varan con respecto al tiempo.3. La fase liquida y vapor que abandonan el plato se encuentran en equilibrio termodinmico.4. El lquido en el plato est completamente mezclado y no es compresible, as que no existen gradientes de concentracin radiales en la columna. Esta suposicin se cumple a la perfeccin en columnas pequeas.5. El vapor no arrastra lquido hacia el plato superior.6. El vapor tiene una concentracin uniforme, es decir no hay gradientes de concentracin radiales y este se considera incompresibles.7. No hay diferencia de presin en la columna, esto se debe a que la torre de destilacin trabaja a presin atmosfrica.8. No hay acumulacin de vapor en el sistema.9. Las prdidas de calor a travs del cuerpo de la columna son despreciables.10. El condensador de la torre de destilacin es total, es decir que todo el vapor que ingresa al condensador se condensa y la composicin en este es igual al de reflujo y al destilado.11. No hay reaccin qumica.

DISEO DE LA PRCTICAVariables y parmetrosLas variables de medicin del sistema son las siguientes Temperatura superior: temperatura de fase gaseosa, esta lectura se toma, en la seccin previa al condensador principal de la columna, donde se realzala el control de reflujo. Temperatura inferior: temperatura de fase liquida, esta lectura se toma de la parte superior de la caldera calefactora. Presin

Por otra parte los parmetros de control son: Potencia: potencia calefactora. Temperatura mxima: parmetro que se fija para determinar la temperatura superior mxima en la cual dejar de destilarse el producto. Relacin de reflujo

HOJA DE DATOS

Practica: Columna de destilacin Integrantes del grupo: Miguel Fernndez Zaida Montiel Jorge Patrn Robn RomeroFecha de realizacin: 06 08 - 2014MuestraTiempo (min)V H2OV etanolC H2OC etanol

Equipo y materialesLos elementos necesarios para la correcta realizacin de esta prctica tenemos: Equipo de destilacin Agua Alcohol Recipientes para recoleccin de muestras

Desarrollo de la prcticaA continuacin se explican los pasos a seguir para la realizacin de la prctica:1. Hacer circular agua por el sistema de enfriamiento y tuberas para desalojar los residuos acumulados y evitar agrietamiento de la estructura del equipo por el choque trmico.2. Asegurar las conexiones y mangueras para evitar fugas, as como el correcto lugar de las vlvulas.3. Preparar la solucin a separar.4. Colocar la mezcla en el domo de calentamiento.5. Encender los controles de las resistencias para proceder al calentamiento de la mezcla en el rehervidor.6. Abrir las llaves de paso de gua a los condensadores.7. Esperar hasta que la mezcla ebulla y la columna se estabilice 8. Una vez alcanzado el estado estable, tomar las muestras en los diferentes platos en determinados intervalos de tiempo.9. Una vez completado el proceso de separacin y muestreo, se disminuy el valor de los diales de la resistencia a off, manteniendo el agua de refrigeracin circulando por la torre para ayudar a disipar el calor.10. Una vez enfriado y apagado el equipo se vaco completamente el sistema.

Referencias http://www.bdigital.unal.edu.co/6194/5/9589322689.pdf http://190.25.234.130:8080/jspui/bitstream/11227/103/1/TRABAJO%20DE%20GRADO%20BARBOZA-DIAZ%20%20MODULO%20TUTORIAL.pdf http://laboratoriodeoperacionesunitarias2.files.wordpress.com/2009/10/manual-de-laboratorio-de-operaciones-unitarias-ii.pdf

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