Área de Tecnología, Programa de Ingeniería Química. Prof. Zoraida Carrasquero Práctica Nº 4 Destilación por Carga Integrantes: Carlos Eekhout Resumen: En la destilación por carga practica, se empleo una mezcla binaria de Etanol-Agua a (composición variable del producto deseado en el tope), reflujo variable (con el que se desea mantener constante la composición del producto deseado en el tope) y reflujo total (en el cual se retorna. El objetivo principal de la práctica consiste en determinar las variables que controlan el proceso de destilación por carga binaria, aplicando los fundamentos de la destilación por carga con rectificación y determinando el balance de masa para la operación, para ambas a reflujo y composición constante así como también calcular la eficiencia de la torre y el calor disipado durante la operación de la columna. El equipo a utilizar es Planta de destilación por carga que consta de un calderin, un condensador total un rehervidor y un cuerpo de boro silicato que conforma la zona de rectificación.
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Área de Tecnología, Programa de Ingeniería Química. Prof. Zoraida Carrasquero
Práctica Nº 4 Destilación por CargaIntegrantes:
Carlos Eekhout
Resumen: En la destilación por carga practica, se empleo una mezcla binaria de Etanol-Agua a (composición variable del producto deseado en el tope), reflujo variable (con el que se desea mantener constante la composición del producto deseado en el tope) y reflujo total (en el cual se retorna . El objetivo principal de la práctica consiste en determinar las variables que controlan el proceso de destilación por carga binaria, aplicando los fundamentos de la destilación por carga con rectificación y determinando el balance de masa para la operación, para ambas a reflujo y composición constante así como también calcular la eficiencia de la torre y el calor disipado durante la operación de la columna. El equipo a utilizar es Planta de destilación por carga que consta de un calderin, un condensador total un rehervidor y un cuerpo de boro silicato que conforma la zona de rectificación.
1. INTRODUCCIÓNLa destilación por carga es el proceso de separación de una cantidad especifica (la carga) de una mezcla liquida en productos. Este proceso se utiliza ampliamente en laboratorios y en las unidades pequeñas de producción. La destilación por cargas tiene como objetivo primordial evaluar las principales variables que controlan el proceso de destilación binaria por cargas, para lograrlo es necesario aplicar los fundamentos de destilación por cargas con rectificación (a reflujo constante y a composición del destilado constante, además realizar el balance de materia para la operación de la columna también a reflujo constante y a composición del destilado constante, calcular la eficiencia de la torre de destilación y por ultimo determinar el calor disipado durante la operación de la columna.Para cumplir con los objetivos propuestos se debe seguir un procedimiento experimental el cual consiste en la destilación binaria por carga del sistema etanol-agua donde se realizan dos experiencias, la primera experiencia se opera la columna a reflujo total y en la segunda a reflujo constante, para ambos casos se toman muestras de tope y de fondo y mediciones de temperatura a lo largo de la columna. Los datos experimentales que se obtienen durante la experiencia van a permitir, determinar el numero mínimo de etapas, el numero de platos teóricos de la columna a reflujo constante y a reflujo variable, realizar balances de materia, determinar el calor disipado en el proceso, tiempo de operación, eficiencia global y por ultimo representar gráficamente temperatura en función del tiempo y la ubicación del plato y graficar 1/ y-x Vs xd para reflujo constante y reflujo variable.
Grafico nº 2: perfil de temperaturaReflujo 40%,60%,70%
Grafico n°3: grafico de Rayleigh
Grafico n°4: grafico de Rayleigh
2. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Con respecto a los resultados obtenidos correspondientes a la práctica, se puede decir que la misma cumplió con el fundamento teórico establecido el cual dice que la temperatura menor estaría en el tope, debido a que la temperatura en los platos va disminuyendo a medida que estos se alejan del rehervidor o calderin. Además, se observo que a reflujo constante se obtenía mayor volumen del destilado, mientras que a reflujo variable dicho volumen disminuía con el tiempo.
De acuerdo a los resultados obtenidos se puede decir que hay una diferencia muy notable con respecto a los platos teóricos tanto a reflujo constante y a reflujo variable ya que no llegaron a 1 y la torre presentaba 8 platos, esto es una demostración de lo inexacto de los resultados..Sin embargo, los balances de materia que se realizaron a lo largo del proceso, se puede decir que si dieron buenos resultados, ya que la carga disminuía al transcurrir el tiempo.
3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES No se logro obtener un destilado de gran
pureza. La eficiencia de la torre fue muy baja (<
a 10%). La variación de temperatura a lo largo
de la torre estuvo dentro de los parámetros de temperatura normal.
Se comprobó, que al pasar el tiempo de operación la carga en la torre disminuye.
4. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
HIMMELBLAU,David.Principios básicos y cálculos en Ingeniería Química. Sexta edición. Editorial Prentice Hall. 1999.
PERRY.Manual del Ingeniero Químico. Sexta edición. Editorial Mc Graw Hill. 1996.
WARREN, Mc Cabe Thiele. Operaciones de Ingeniería Química. Volumen 2. Editorial Reverté S.A
5. APÉNDICE.
Cálculo de la densidad y el Peso Molecular promedio de la Mezcla en la Alimentación
Cálculo del Flujo Molar en la Alimentación (F)
F*Xf= 62, 63797 gmol
Cálculo de la densidad y el Peso Molecular promedio de la Mezcla en el Destilado a Reflujo Total
Cálculo del Flujo Molar en el Destilado (D) a Reflujo Total
Cálculo de la densidad y el Peso Molecular promedio de la Mezcla en el Residuo (B) a Reflujo Total
Cálculo del Flujo Molar en el Residuo (B) a Reflujo Total
Cálculo de la densidad y el Peso Molecular promedio de la Mezcla en el Destilado (D) a Reflujo Constante.
Cálculo del Flujo Molar en el Destilado (D) a Reflujo Constante
Cálculo de la densidad y el Peso Molecular promedio de la Mezcla en el Residuo (B) a Reflujo Constante.
Cálculo del Flujo Molar en el Residuo (B) a Reflujo Constante
Cálculo de la densidad y el Peso Molecular promedio de la Mezcla en el Destilado (D) a Composición Constante.
Cálculo del Flujo Molar en el Destilado (D) a Composición Constante.
gmol
Cálculo de la densidad y el Peso Molecular promedio de la Mezcla en el Residuo (B) a composición constante.
Cálculo del Flujo Molar en el Residuo (B) a composición constante
Entalpia residuoHres=Cp res *(tfondo-tref)Hres= 19,45 *((85.233+273.15)-298.15)Hres =1117,53 cal/gmol
Por ser un condensador total la entalpia del reflujo es la misma para el destilado y ambos se encuentran en estado líquido.
Calor en el Condensador:
Qc= moles agua *Cpagua *(tsalidaagua –Tentrada)
Moles de agua=(V. agua*agua)/PM aguaMoles de agua= (2.468*1)/18Moles de agua= 0.13711 gmol
Qc=0.128*18Cal/gmol((32,4+273.15)-(31,53+273.15))= 2,00448 Cal
Calor en el rehervidor:Qr=B*Hb +D*hd +Qc
Qr=2885.6610cal
22.Calculo del Calor Disipado:
Para reflujo constate
Qd= 2885.661
6. NOMENCLATURA
F: cantidad de moles en la alimentación [mol]B: cantidad de moles en el residuo [mol]D: cantidad de moles en el destilado [mol]Xf: fracción molar de etanol en la alimentación XD: fracción molar de etanol en el destiladoXB: fracción molar de etanol en el residuoQH2O: caudal de agua de enfriamiento [L/h]IRsolución: índice de refracción en la entradaIRD: índice de refracción del destiladoIRB: índice de refracción del residuoVsol: volumen de la solución a la entrada [ml]VD: volumen del destilado [ml]VB: volumen del residuo [ml]Tinicio: tiempo de inicio de la destilación [h]Tfin: tiempo de finalización de la destilación [h]T1 aT13: temperatura en las diferentes secciones de la torre (platos, tope, fondo, reflujo, entrada y salida de agua) [°C]ρmezcla: densidad de la mezcla [g/ml]PM: peso molecular promedio de la mezcla [g/mol]A: área bajo la curva en la ecuación de RayleighQc: calor en el condensador [kj/h]Qr: calor en el rehervidor [Kj/h]Qs: Calor disipado en el proceso [Kj/h]ṁ: flujo másico del agua de enfriamiento [kg/h]