DESTILACIN CONTINUA CON RECTIFICACIN

Universidad Nacional Autnoma de Mxico.

Facultad de Qumica.

19/Noviembre/2013.

Laboratorio de Ingeniera Qumica II.

DESTILACIN CONTINUA CON RECTIFICACINJueves de 11:00 14:00.

Grupo: 13.

Borrego Sarchaga Nadia Gabriela.DESTILACIN CONTINUA CON RECTIFICACIN

PROBLEMA

Una mezcla que contiene entre el 30 - 35 % en peso de etanol en agua se destilar en forma continua en una columna de platos. Determinar la relacin de reflujo R = L / D que se necesita para recuperar en el destilado el 50% del etanol alimentado con una pureza no menor del 82%

FlujoLALFLDL en DT

L/minL/minL/minCA

0.18750.0370.016217.2

0.03710.0230.5017.1

0.03730.03710.2523.1

Densidad y Composicionesgmezcla/m3gmezcla/m3gmezcla/m3

A=F=D=

0.9480.910.825

0.9110.83

0.9460.841

PMgr/mol

PMH2O=18

PMETOH=46

TCA(prom)19.1333333

XmA=XmFXmDXmolAXmolFXmolD

0.3280.5240.8700.1600.3010.724

0.5190.8510.2970.691

0.3400.8090.1670.624

Contantes

Cp del EtanolCp del Agua

A59.342E92.053

B3.64E-01F-4.00E-02

C-1.22E-03G-2.11E-04

D1.80E-06H5.35E-07

CUESTIONARIO1.- Cul es el propsito de iniciar el proceso de destilacin en la columna con una operacin a reflujo total?

Al inicio, la temperatura se incrementa gradualmente y la fraccin de vapor tambin, entonces se opera as para garantizar el estado estacionario y para ocupar todos los platos de la torre.2.- Una vez que la alimentacin es continua y que existe flujo de fondos y de destilado y con base en las Tablas de resultados, Qu evidencias experimentales indican que la columna est operando en el rgimen permanente?

Las temperaturas en los tableros permanecan constantes, as sabamos que llegamos al equilibrio. No hicimos mediciones de flujos y medir densidades constantemente pero deberia permanecer casi contantes, porque ya estariaos en estado estacionario.3.- Cul es el flujo de alimentacin (A), destilado (D) y fondos (F) en kg / h y en kgmol / h?PMpromAPMpromFPMpromD

kgmezla/kgmol mezclakgmezla/kgmol mezclakgmezla/kgmol mezcla

22.492987526.43238.265

26.32237.348

22.68935.474

SubRutina.

LA msicoLF msicoLD msicoLA molarLF molarLD molar

10.66502.02020.79200.47410.07640.0207

2.02791.14540.07700.0307

2.11711.87210.09330.0528

Balance de materia molar y msico.

LF molar + LD molarLF msico + LD msico

0.09712.8122

0.10773.1733

0.14613.9892

Nota: No concuerda, por lo tanto, utilizando:

LLA

0.053

0.0601

0.0744

LLA es la suma de LE + LD, y el resultado se compara con LA msico.

CalculadoMedido en el laboratorio.

LLA (L/min)LA(L/min)

0.18750.1875

4.- Cul es la composicin de la alimentacin, destilado y fondos en fraccin peso y en fraccin mol?

XmAXmFXmDXmolAXmolFXmolD

0.3280.5240.8700.1600.3010.724

0.5190.8510.2970.691

0.3400.8090.1670.624

5.- Construir una grfica de flujo de destilado en (kg / h) contra relacin de reflujo L / D, explicar Cmo vara uno con respecto al otro?

L/DXmAXmDxmFxmolAxmolFxmolD

20.3280.8700.5240.1600.3010.724

0.8510.5190.2970.691

0.8090.3400.1670.624

Al aumentarla relacin de reflujo L/D (regresa ms a la torre y menos al destilado) el flujo msico del destilado disminuye.

6.- Construir una grfica de fraccin peso del destilado contra la relacin de reflujo L / D, explicar el comportamiento de estas variables

LD msicoL en D

0.79202

1.14540.5

1.87210.25

7.- Construir las grficas de los puntos 5 y 6 para el flujo de fondos en (kg / h), explicar el comportamiento obtenido

LF msicoXmFL en D

2.02020.5242

2.02790.5190.5

2.11710.3400.25

Al aumentar la relacin de reflujo L/D (regresa ms a la torre y menos al destilado). El flujo msico de fondos aumenta, en este caso no se cumpli debido a un error experimental.

Al aumentar la relacin de reflujo L/D (regresa ms a la torre y menos al destilado) las fracciones molares de fondos aumentan.8.- Calcular el porcentaje de recuperacin de etanol en el destilado para cada corrida experimental

etanol alimentadoetanol destilado% etanol recuperado

3.499844360.68919.689

0.97527.853

1.51543.286

9.- Construir una grfica del porcentaje de etanol recuperado contra la relacin de reflujo L / D, explicar su comportamiento

Al aumentar la relacin de reflujo L/D (regresar ms a la torre y menos al destilado) el % de ETOH recuperado disminuye.10.- Cul es la relacin de reflujo que recupera el 50% del etanol alimentado y que produce un destilado del 82% de etanol como mnimo?

Usando las grficas de la pregunta 6 y de la 9, de la grfica 9 leo en 0.1; y de la 6, veo que no se pasa del 82%, aproximadamente del 85%.

11.- Calcular la pendiente de la lnea de operacin de alimentacin de acuerdo a las condiciones de alimentacin a la columna, segn el mtodo de McCabe Thiele

I.

XmolATeb CT CA (exp.)

0.16079.50019.133

XmolAH liq. (cal/gmol)H vap. (cal/gmol)T (K)Cp molar ETCp molar H2Cp mixqq/q-1

0.160180011500292.28333325.50618.09219.28191951.120009.33343926

CpmolarEtanol25.515

CpmolarAgua18.093

CpLmezcla19.284

12.- En un diagrama de equilibrio yA (fraccin mol en el vapor) Vs. xA (fraccin mol en el lquido) de la mezcla etanol - agua a 585 mmHg, trazar la lnea de operacin para la alimentacin, con la pendiente calculada en el punto 11.

13.- Trazar las lneas de operacin de enriquecimiento o de rectificacin, de cada corrida experimental segn el mtodo de McCabe Thiele, explicar el comportamiento de las pendientes de estas lneas

R(L/D)ordenadaxmolD

20.24130.72376

0.50.46070.69098

0.250.49920.62406

xmolD1xmolD2xmolD3ymolD1ymolD2ymolD3

0.723760.690980.624060.723760.690980.62406

0000.24130.46070.4992

14.- De acuerdo a la tendencias que tienen las lneas de rectificacin en el diagrama de equilibrio yA Vs. xA, trazar las lneas de rectificacin correspondientes al reflujo total. Trazar tambin la lnea de rectificacin correspondiente al reflujo mnimo

Tomando el lmite de la lnea de rectificacin.

lim R/R+1 = 1lim XD/R+1 = 0

R----infinitoR----infinito

15.- La relacin de reflujo seleccionada en el punto 10 Qu relacin tiene con el reflujo mnimo?

El reflujo mnimo y nmero infinito de platos, el reflujo mnimo se define como la razn de reflujo, R. que requerir un nmero infinito de platos para la separacin deseada Xd y XF. Esto corresponde a un flujo mnimo de vapor en la torre y por lo tanto, a tamaos mnimos del hervidor y del condensador. En este caso si se disminuye (R=L/D, el destilado es muy alto), la pendiente de la lnea de operacin de enriquecimiento R/(R+1) ---->0 (0/1---->0) y la interseccin de esta lnea; y la de empobrecimiento con la lnea que se aleja ms de la lnea de 45, acercndose a la lnea de equilibrio. El resultado es un aumento del nmero de etapas requeridas para valores fijos de Xd y Xf. Cuando las dos lneas de operacin tocan la lnea de equilibrio se produce un punto comprimido (pinch) en Y' y X' donde el nmero de escalones requeridos se vuelve infinito.Respuesta.

A medida que disminuimos la reaccin de flujo L/D, la ordenada de la lnea de operacin de enriquecimiento va aumentando hasta que alcanza una posicin horizontal y paralela al eje de las equis en el diagrama de equilibrio.

Datos de equilibrio del sistema etanol - agua a 586 mm de Hg

Fraccin mol del etanol en aguaFraccin mol del

etanol en el vaporTemperatura de ebullicin C

0092.725

0.050.31584.017

0.10.43280.204

0.150.49378.127

0.200.53276.814

0.250.56175.888

0.30.58575.178

0.350.60674.599

0.40.62674.106

0.450.64673.674

0.50.66673.288

0.550.68772.943

0.60.70972.635

0.650.73372.364

0.70.75972.132

0.750.78871.992

0.80.8271.945

0.850.85671.809

0.90.89771.806

0.950.94571.732

1.01.071.726

VS LA molar= 0.4741 kmol mezcla/hr

Vs LA msico= 10.6650 kg mezcla/hr

Vapor saturado

_1404646703.xlsGrfico4

0

0.315

0.432

0.493

0.532

0.561

0.585

0.606

0.626

0.646

0.666

0.687

0.709

0.733

0.759

0.788

0.82

0.856

0.897

0.945

1

Fraccin mol del etanol en el lquido

Fraccin mol del etanol en el vapor

Curva de equilibrio x Vs ySistema ETANOL-AGUA P = 586 mm Hg

Hoja1

XEtMolarT

092.725

0.0584.017

0.180.204

0.1578.127

0.276.814

0.2575.888

0.375.178

0.3574.599

0.474.106

0.4573.674

0.573.288

0.5572.943

0.672.635

0.6572.364

0.772.132

0.7571.992

0.871.945

0.8571.809

0.971.806

0.9571.732

171.726

yEtMolat092.725

0.31584.017

0.43280.204

0.49378.127

0.53276.814

0.56175.888

0.58575.178

0.60674.599

0.62674.106

0.64673.674

0.66673.288

0.68772.943

0.70972.635

0.73372.364

0.75972.132

0.78871.992

0.8271.945

0.85671.809

0.89771.806

0.94571.732

171.726

XEtMolaryEtMolat

00

0.050.315

0.10.432

0.150.493

0.20.532

0.250.561

0.30.585

0.350.606

0.40.626

0.450.646

0.50.666

0.550.687

0.60.709

0.650.733

0.70.759

0.750.788

0.80.82

0.850.856

0.90.897

0.950.945

11

Hoja1

92.7250

84.0170.05

80.2040.1

78.1270.15

76.8140.2

75.8880.25

75.1780.3

74.5990.35

74.1060.4

73.6740.45

73.2880.5

72.9430.55

72.6350.6

72.3640.65

72.1320.7

71.9920.75

71.9450.8

71.8090.85

71.8060.9

71.7320.95

71.7261

092.725

0.31584.017

0.43280.204

0.49378.127

0.53276.814

0.56175.888

0.58575.178

0.60674.599

0.62674.106

0.64673.674

0.66673.288

0.68772.943

0.70972.635

0.73372.364

0.75972.132

0.78871.992

0.8271.945

0.85671.809

0.89771.806

0.94571.732

171.726

xEtMolar

yEtMolar

Fraccin molar

T c

Diagrama de punto de ebullicin

Hoja2

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

Fraccin mol del etanol en el lquido

Fraccin mol del etanol en el vapor

Curva de equilibrio x Vs ySistema ETANOL-AGUA P = 586 mm Hg

Hoja3