Operaciones bsicas de transferencia de materia:
Rectificacin108
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALLa Tcnica al Servicio de la
Patria
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGA
UNIDAD DE APRENDIZAJE:BIOSEPARACIONES FLUIDO FLUIDO6BM1
ROFESORA:GONZALEZ CHAVEZ GABRIELA
Tarea 1 Segundo ParcialDESTILACIN SIMPLE POR LOTES O DIFERENCIAL
(SIN RECTIFICACIN)
EQUIPO:Gaytn Snchez JosafatMendoza Flores BrianMontao Carrera
RigobertoSantamara Garca Luis AdrinVargas Galicia Cesar LeonelVelo
Silvestre Jazmn ElizabethCuca Delgado Izkander
. Fecha de entrega: 11 de Mayo de 2015
Existen tres tipos importantes de destilacin que se verifican en
una sola etapa o en un solo destilador y que no incluyen
rectificacin. El primero es la destilacin en equilibrio o
instantnea, el segundo es la destilacin simple por lotes o
diferencial, y el tercero es la destilacin simple con arrastre de
vapor.
Destilacin simple por lotes o diferencial (sin rectificacin).En
esta destilacin se introduce lquido en un recipiente, en el cual
hierven lentamente y se extraen los vapores con la misma rapidez
con que se forman, estos vapores son condensados y se obtiene el
destilado.La porcin del componente A en el destilado vara con
respecto al tiempo, la primera porcin de vapor contendr mayor
componente voltil (A) y esta porcin de componente A va disminuyendo
a medida que se contina la vaporizacin. Se supone que se vaporiza
una cantidad pequea de dL. La composicin del lquido vara de x a
x-dx y la cantidad del lquido de L a L/dL. Se hace un balance de
materiales con respecto al componente A:Cantidad original.=Cantidad
remanente del lquido + Cantidad de vapor.xL=(x-dx) (L/dL) +
ydLPosteriormente se realiza la multiplicacin, y se desprecia el
trmino dxdL.xL= xL - xdL - Ldx + dxdL+ ydLIntegrando:
Donde: = moles originales cargados.= moles remanentes en el
destilador.= composicin original.= composicin final del
lquido.Composicin promedio del material total destilado ():
Caractersticas1) Es una Operacin discontinua (el material se carga
en el equipo y el vapor generado se retira en forma continua).2)
Tambin llamada: Destilacin simple por lotes, destilacin por
cargas.3) Se realiza en una sola etapa, mediante calentamiento
lento y no presenta reflujo.4) Los vapores se extraen con la misma
velocidad con que se forman (no hay acumulacin) y se condensan
(destilado lquido).5) Se admite que las composiciones del vapor
generado (y) y del lquido remanente (x) se hallan en estado de
equilibrio.6) No se alcanza el estado estacionario.7) Composicin
del lquido remanente vara con el tiempo.8) Tiene lugar un aumento
de la temperatura del sistema.9) En el lquido remanente, disminuye
la cantidad del componente de menor temperatura de ebullicin,
conforme avanza la destilacin.
Estudios de viabilidadEn general, los estudios de viabilidad de
la destilacin por lotes se basan en el anlisis de los siguientes
mapas: Residuo (mapa de curvas) Destilado (mapa ruta) Diferentes
mapas perfil de columnaDurante los estudios de factibilidad se
toman en cuenta los siguientes aspectos bsicos que se simplifican
en: Nmero infinito de etapas de equilibrio Relacin de reflujo
infinita Bandeja insignificante hold-up en las dos secciones de la
columna Estado casi constante de la columna Desbordamiento molar
constante
Lneas de operacin:
Si llamamos A, D y R a los caudales de alimento, destilado y
residuo respectivamente (kmol/h) y XA, XD y XR a las fracciones
molares de componente voltil de mezcla en las mismas condiciones de
materia global ser: A= D + RY un balance de componente voltil:
AXA=DXD +RXRDe donde se obtienen los caudales de destilado y
residuo producidos, supuesto conocido el caudal de alimentacin:
Componente voltil de la superficie de control I (sector de
enriquecimiento):
Ecuacin representativa de la lnea de operacin del sector de
enriquecimiento (L.O.S.E.)
Tratamiento anlogo para el sector II:
Ecuacin representativa de la lnea de operacin del sector de
agotamiento (L.O.S.A.).
Ecuacin de lnea de operacin de enriquecimiento: Definimos f como
la fraccin de alimentacin que es vapor.
Ecuacin denominada lnea de alimentacin (L.A.).
Ejemplo:Se desea usar un destilador intermitente simple para
separar metanol de agua. La caga de alimentacin es de 50 moles de
una mezcla con 80% mol de metanol. Se desea que la concentracin
promedio del destilado sea 89.2% mol de metanol. Calcular la
cantidad de destilado recolectado, la cantidad y concentracin del
material que queda en el vaporizador. La presin es de 1 atm. El
sistema se muestra en la Figura 1Figura 1- Destilacin Intermitente
Simple
SOLUCIN: Las condiciones son , Se desea determinar Con los datos
de equilibrio para la mezcla Metanol- Agua obtenemos los siguientes
datos y se grafican :X0.80.750.70.650.600.5
Y0.9150.8950.8710.8450.8250.780
1/(Y-X)8.696.895.855.134.443.57
Debido a que se desconoce se necesitara un procedimiento de
iteraciones para la integracinFig2 Grafica 1/(y-x) vs x
-Para la integracin se usa la regla de Simpson:
Proponiendo podemos calcular a travs de (Ec. de Rayleigh),
Entonces conocemos Y tambin , La sig. Tabla muestra el
procedimiento de iteracin con y los dems parmetros calculados
(Propuesto)rea
0.70.70124.7925.210.898
0.61.208414.9335.070.884
0.650.97118.9431.060.891
Tomamos la solucin =18.94, pues tiene una valor cercano a la
fraccin requerida (0.892).Referencias Bibliograficas: Bagu Serrano
Ana J. Tecnologa Farmacutica. Editorial Club Universitario. Espaa.
Pg 135 y 136 [Fecha de Consulta: 8 de Mayo del 2015]. Christie John
Geankoplis. Procesos de Trasporte y Principios de Procesos de
Separacin. Editorial Patria [Fecha de Consulta: 7 de Mayo de 2015].
Wankat,(2008), Ingeniera de Procesos de Separacin, 2da Edicin,
Mxico, pp.278-282