Informe Destilacion Batch Atmosferica

7/25/2019 Informe Destilacion Batch Atmosferica

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UNIVERSIDAD DE LOS ANDESFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

Garca, AlexisHernndez, Elizabeth

Uzcategui, LilianaSiso, Ismaela

DESTILACIN BATCH ATMOSFRICA

RESUMEN

Con el nombre de destilacin se entiende la se!aracin de loscom!onentes de una mezcla li"uida !or #a!orizacin !arcial de la

misma, de tal manera "ue la com!osicin del #a!or obtenido sea

distinta de la com!osicin del l"uido de !artida, resultando distinta

tambi$n la com!osicin del l"uido residual% La destilacin es una de las

o!eraciones bsicas ms im!ortantes de la industria "umica & !ermite

se!arar los com!onentes de una mezcla li"uida al estado de sustancias

!uras% Con la 'nalidad de estudiar este !roceso, se lle# a cabo una

destilacin batch o !or lotes a !resin atmos($rica de una solucin agua)

etanol al *,+-. manteniendo un re/u0o constante de 12342 !araobtener una concentracin de destilado #ariable, las cuales se

calcularon midiendo densidades de muestras tomadas cada 2ml de

destilado & residuo% 5osteriormente, se calcul el n6mero de eta!as

tericas necesarias !or medio de tres m$todos7 8rens9e, :cCabe);hiele

& m$todo de la integral%


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INTRODUCCIN

La destilacin !uede lle#arse a cabo seg6n dos m$todos!rinci!ales% El !rimer m$todo se basa en la !roduccin de #a!or

mediante la ebullicin de la mezcla li"uida "ue se desea se!arar &

condensacin de los #a!ores sin !ermitir "ue el l"uido retorne al

calderin% Es decir, no ha& re/u0o% El segundo m$todo se basa en el

retorno de una !arte del condensado a la columna, en unas condiciones

tales "ue el l"uido "ue retorna se !one en intimo contacto con los

#a!ores "ue ascienden hacia el condensador% Cual"uiera de los

m$todos !uede realizarse en (orma continua o !or cargas% El m$todo

!or carga o destilacin discontinua, es el !unto a tratar en esta !rctica%@B

Es utilizado en !lantas !e"ueas !ara recu!erar !roductos

#oltiles a !artir de una disolucin li"uida% La mezcla se carga en un

calderin & se le trans'ere calor !or medio de un ser!entn o a tra#$s de

la !ared reci!iente hasta "ue el l"uido alcanza la tem!eratura de

ebullicin & se #a!oriza des!u$s una !arte de la carga% En el m$todo

ms sencillo de o!eracin, los #a!ores !asan directamente desde el

calderin hasta el condensador% El #a!or "ue en su determinado

momento sale del calderin, est en e"uilibrio con el l"uido existente enel calderin, !ero como el #a!or es ms rico en el com!onente ms

#oltil, las com!osiciones del l"uido & el #a!or no son constantes% 5ara

se!arar los com!onentes de una mezcla li"uida !or destilacin es

condicin necesaria "ue la com!osicin del #a!or !roducido en la

ebullicin de la mezcla sea di(erente de la com!osicin del l"uido de

!artidaD !or ello, el conocimiento de las relaciones de e"uilibrio entre

ambas (ases es esencial !ara la resolucin analtica de los !roblemas de

destilacin% @B4B

5ara hallar como las com!osiciones #aran con el tiem!o,consid$rese lo "ue ocurre sin no moles se cargan a un destilador

discontinuo% Sean n los moles "ue "uedan en el calderin en un

determinado momento ey& xlas com!osiciones del #a!or & el l"uido

res!ecti#amente% Los moles totales del com!onenteA, NA, "ue "uedan

en el calderin sern7


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NA= xn

Si se #a!oriza una cantidad de l"uido dn, la #ariacin de moles del

com!onenteAes dno dnA7

dnA

= d(xn) = ndx = xdn

5or lo tanto7 ndx + xdn = ydn

=eordenando7dn

n=

dx

YX

Integrando entre la com!osicin inicial & 'nal del destilado, xo & x@res!ecti#amente7

n0

n1dn

n=

x0

x1dx

yx=ln

n1n0

La destilacin discontinua con un destilador sencillo no conduce a

una buena se!aracin, sal#o "ue la #olatilidad relati#a sea mu& grande%

En muchos casos se utiliza una columna de recti'cacin con re/u0o !ara

me0orar la e'ciencia, la cual consiste en hacer circular en

contracorriente el #a!or de una mezcla con el condensado !rocedente

del mismo #a!or% Si la columna no es demasiado grande, se !uedeinstalar sobre la !arte su!erior del calderin o bien !uede aco!larse

inde!endientemente !or medio de tuberas de conexin !ara las

corrientes de l"uido & #a!or% 4B

5ara lograr el intimo contacto entre las (ases li"uida & #a!or al

ob0eto de establecer el intercambio de materia entre ambas (ases,

interesa "ue la su!er'cie & el tiem!o de contacto sean di(erentes% Esto

se logra colocando !latos "ue retienen el l"uido a tra#$s del cual se #e

obligado a !asar el #a!or, aumentando las eta!as de e"uilibrio entre el

l"uido & el #a!or% ;ambi$n !ueden colocarse cuer!os de relleno, "uellenan el interior de la columna #eri'cndose el contacto entre (ases

sobre la su!er'cie de estos cuer!os de relleno% @B

5ara la determinacin del n6mero de !latos de una columna de

destilacin suele utilizarse el m$todo gra'co de :cCabe);hiele, el cual

se desarrolla sobre el diagrama de e"uilibrio, !resentando las siguiente


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!ro!iedades7 las com!osiciones del l"uido & el #a!or en cada !lato

terico #ienen dadas !or un !unto de la cur#a de e"uilibrioD la

com!osicin del #a!or "ue asciende de un !iso (rente a la del l"uido

"ue ba0a a $l est re!resentada !or un !unto sobre la recta su!erior de

o!eracin & la recta in(erior de o!eracin, ambas ntimamente

relacionadas con el re/u0o de o!eracin relacin entre li"uido de (ondo

& el destilado L3


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a re/u0o total o re/u0o in'nito & el n6mero de !latos de hace mnimo% En

la !rctica la relacin de re/u0o a em!lear est com!rendida entre la

mnima & la total% @B

Cuando la #olatilidad relati#a #ara !oco entre los lmites de

destilacin, !uede determinarse el n6mero mnimo de !latos haciendouso de la ecuacin de 8ens9e7

( )m

D

B

B

D

x

x

x

x

Nlog

1

1log

1

=+

Ecuacin 1


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x7 com!osicin de la (raccin l"uida en e"uilibrio con la (raccin

de com!osicinx.

xF7 com!osicin de la alimentacin%

xD7com!osicin del destilado instantneo%

El coe'ciente global de trans(erencia de masa se calcula em!leando

la ecuacin general de diseo% Ec% >F%

NZ

LaK

X = Ecuacin


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Se calibra la Balanza de Mohr-Westphal utilizandoagua como referencia.

Se prepara 5 litros de solucin de apro!imadamente1"# en peso de etanol.

Se comprueba la concentracion de la muestrapreparada$ usando la balanza Mohr-Westphal para

medir las densidades.

Se %ierte la solucion preparadaen el reher%idor & se cierrahermeticamente la tapa de entrada de alimentacin

Se enciende el e'uipo calefactor & se fi(a para el ba)o deaceite una termperatura apro!imada de 1"+,$ con una

potencia de calentamiento de .5/

,uando la temperatura en el reher%idor alcance 0"+,$ sesuministra agua a los refrigerantes.

Se opera el e'uipo a reflu(o total hasta 'ue lastemperaturas de tope & de fondo se estabilicen

Se coloca en funcionamiento la %l%ula de distribucin deproducto & reflu(o$ operando a reflu(o indicado.

Se toman muestras del producto de tope & fondo$ seregistran las temperaturas$ los caudales & se analiza su

composicin.

Se acumulan las muestras de destilado & se mide ladensidad resultante de la mezcla resultante.

Se apaga el e'uipo de control luego de la ultimamedicin$ interrumpe el suministro de calor & se hace

circular agua por la cha'ueta e interrumpe la entrada deaire

Se cierra el suministro de agua hacia los refrigerenates &la cha'ueta & apagar el e'uipo completo.

,uando la temperatura en el reher%idor disminu&a losuficiente se drenar el li'uido & se mede su %olumen.

La mezcla etanol3agua (orma una mezcla azeotro!ica de !unto deebullicin mnima de com!osicin de +*,> . mol de etanol & @,- . deagua a 1+,4 C & a !resin atmos($rica% Etanol hier#e a 1+,> C & el aguahier#e a @ C, !ero el azeotro!o hier#e a 1+,4 C, lo cual es ba0ores!ecto a sus constitu&entes% En e(ecto 1+,4 C es la tem!eratura

mnima a la cual la solucin etanol agua !uede her#ir% En esta mezcla se!resenta una destilacin azeotro!ica, &a "ue usando t$cnicas normalesde destilacin, el etanol solo !uede ser !uri'cado a a!roximadamente el*2 .% Una #ez "ue se encuentra en una concentracin de *232 . etanol)agua, los coe'cientes de acti#idad del agua & del etanol son iguales,entonces la concentracin del #a!or de la mezcla tambi$n es de *232 .etanol)agua, !or lo tanto destilaciones !osteriores son ine(ecti#as%Cuando se re"uieren concentraciones de alcohol ma&ores, !or e0em!locuando se usa como aditi#o !ara la gasolina, el azeotro!o *232 . deberom!erse !ara lograr una ma&or concentracin% Algunos de los m$todos!ara lograrlo son7 adicin de un material como agente de se!aracin,

!or e0em!lo, la adicin de benceno a la mezcla cambia la interaccinmolecular & elimina el azeotro!o, la des#enta0a es la necesidad de otrase!aracin !ara retirar el bencenoD otro m$todo seria la #ariacin de!resin en la destilacin, se basa en el hecho de "ue un azeotro!ode!ende de la !resin & tambi$n "ue no es un rango de concentraciones"ue no !ueden ser destiladas, sino el !unto en el "ue los coe'cientes deacti#idad se cruzan% Si el azeotro!o se salta, la destilacin !uedecontinuar

"#$c%&i'i%n($ E)*%#i'%n(a+"#%*a#acin &% +a a+i'%n(acin

Proceso de destilacin.


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Ma(%#ia+%, - E.ui*$,

- Karra de 2 litros de ca!acidad%

- =eci!ientes !ara almacenar las muestras de to!e & de

destilado%


9/50

- Cilindro graduado de 2 ml%

- Cilindro graduado de 2 ml%

- Jalanza de :ohr)est!hal%

- ;ermocu!las%

- Cronmetros%

- E"ui!o de destilacin #er F

- Agua%

- Etanol en solucin%

Fi/u#a 10


10/50

En la !rctica de


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4 > - + @ @4

%@

%@

%4

%4

%?

%?

nu'%#$ &% 'u%,(#a

c$'*$,ici$n &% %(an$+ 4

Fi/u#a 3Com!osicin del residuo en (uncin del n6mero de muestra%

La tem!eratura de to!e !ermanece !rcticamente constante a 1? C, a

exce!cin de cuando se detu#o la destilacin "ue se incrementa a +> C,

este cambio de tem!eratura brusco indic "ue la ma&ora del etanol

estaba en el destilado & si se continuaba con el !roceso de se!aracin

se obtendra agua !or el to!e, lo "ue no es deseable% Otra o!cin !ara

mantener esa tem!eratura constante era aumentar el re/u0o, !ero

llegara el momento en "ue este seria total & como se mencion

anteriormente el agua se comenzara a destilar%

La destilacin se detu#o cuando la com!osicin molar de etanol en el

residuo (ue de %+@1, como se obser#a en la 8igura ?%

5ara determinar el n6mero de eta!as tericas necesarias !ara el !roceso

de se!aracin se utiliz el m$todo gr'co de :c Cabe ;hiele% El trazado

se realiz !ara cada muestra & se obtu#ieron los #alores mostrados en la

tabla @%

Ta4+a 10 6mero de eta!as !ara cada muestra !or :cCabe);hiele%

N5Mu%,(#

a

N6E(a*a,7R839

N6E(a*a,7R8($(a+9

1 @ 12 2 >3 2 >


12/50

2 >! > >: > >; > >< > >

= > >1> > >11 > >

"#$'%&i$

?!!?2;3

En la ;abla @ se !uede obser#ar "ue las eta!as !ermanecen casi

constantes a lo largo del !roceso & en !romedio (ueron de >,>22% 5or

este m$todo se asume "ue los /u0os molares de #a!or & de l"uido son

constantes en cada una de las secciones de la columna & las lneas deo!eracin son rectas, esto se debe "ue los calores molares de

#a!orizacin son a!roximadamente iguales, de (orma tal "ue cada mol

del com!onente menos #oltil "ue condensa a medida "ue el #a!or

asciende !or la columna !ro!orciona la energa "ue se re"uiere !ara

#a!orizar un mol del com!onente ms #oltil% 5or otra !arte al calcular

las eta!as !or el m$todo integral se obser#a en la ;abla 4 "ue el n6mero

de eta!as #ara a 1,> en !romedio%

Ta4+a 27 =esumen del6mero de eta!as !ara cada muestra !or el

m$todo integral%N5 Mu%,(#a N6 E(a*a,

1 @@2 -,?3 - -,>! -,1: -,+; 1,@< 1,4

= 1,>1> +11 +,-

"#$'%&i$ ;?


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Adems, se em!le la ecuacin de 8ens9e, "ue !ermite determinar el

n6mero mnimo de eta!as tericas, mediante una ex!resin matemtica

"ue relaciona la (raccin molar del com!onente ms #oltil en el

destilado & en el residuo con la #olatilidad relati#a, o!erando a re/u0o

total, em!lendose un !romedio entre los to!es & (ondo !ara tomar en

cuenta la #ariacin de las #olatilidades% Se determin el n6mero de

eta!as, necesaria !ara cada muestra obteni$ndose los #alores

mostrados en la tabla ?, & un !romedio total de > eta!as%

Ta4+a 37 6mero de eta!as seg6n el m$todo de 8ens9e%

MUESTRA

@*#$'%&i$

N'in1

@?,@@@*2>*

4@>,2*4+

>1

4 ?,24*@@?>++ ?,+-@4*4

??,1-1--+

*+?,-*>24

1>

>?,++1?4>

4>?,-122*

+4

2?,+???@4

4-?,-1-2+

-?

-?,+1-422+

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1

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22

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-??,241+4

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4-

@>,>>14-2+

24?,?>*1?

1+

@@ ;otal"#$'%&i$E

?,?1>->*4

>E;A5AS

Se !uede obser#ar igualmente en la tabla ?, "ue las #olatilidades

relati#as tiende a aumenta en cada muestra debido a "ue la (raccin de

etanol en el to!e & en el (ondo disminu&e con el !aso del tiem!o,

#i$ndose a(ectada la misma%


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Al com!arar los m$todos de (ens9e & :c Cabe ;hiele !ara re/u0o totalF,

los cuales determinan del n6mero mnimo de eta!as se obser#a "ue

arro0an resultados similares !ara cada eta!a como se obser#a en las

tablas @ & ?, en el caso del m$todo analtico & :c Cabe ;hiele, la

#ariacin es signi'cati#a, & se !uede deber a "ue estos m$todos tienen

(undamentos distintos, :c Cabe ;hiele es un m$todo gr'co & "ue

!uede !resentar un cierto grado de error a la hora del trazado & el

m$todo analtico se !resenta el error en la lectura de las

concentraciones en e"uilibrio, !ero es el ms !reciso !or tomar ma&or

n6mero de di(erenciales !ara !oder conocer el n6mero de eta!as%

Otro de los ob0eti#os !lanteados en la !rctica (ue conocer !or medio de

los balance de masa, medicin del #olumen & utilizando el m$todo de

Smo9er)=ose, la masa o el #olumen de residuo en la torre% 5ara los

cuales se obtu#o los resultados mostrados en la tabla >7

Ta4+a 0Jalance de materia !ara !roducto de (ondo

METODO B 7'+9 B7 /9

SMOE ROSE !21!!:?231

2BALANCE DE MASA >>?!; 3;1?!31

MEDIDO 33> 3>;?32:

En la ;abla > se !uede a!reciar, la di(erencia entre estos tres m$todos,

el #olumen medido es menor "ue los calculados !or balance de masa &smo9e rose &a "ue se toma en cuenta "ue el e"ui!o tiene aos en

(uncionamiento & !uede tener !resentar !erdidas al momento de

alimentar el e"ui!o e igualmente en la toma de muestra !ara

determinar la densidad o sim!lemente !or (ugas de #a!or, ha& "ue

tener en cuenta "ue el etanol es mu& #oltil & !udo e#a!orarse un !oco

mientras se ta!aba la muestra, 5or otra !arte !ara el m$todo de Smo9e)

=ose !uede "ue no se ha&an tomado su'cientes di(erenciales !ara el

clculo, lo "ue im!lica "ue el resultado obtenido es menos exacto%

En la tabla 2 se !uede a!reciar los coe'cientes de trans(erencia de masa

!romedio !ara cada uno de los m$todos em!leados & se obser#a "ue el

coe'ciente es menor !ara el caso de numero mnimo de eta!as 8ens9e &

ma&or !ara el caso de m$todo analtico &a "ue a ma&or cantidad de

!latos ha& ms rea de contacto, !or lo tanto, me0or trans(erencia de

masa%


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Ta4+a !0 Coe'cientes de trans(erencia de materia%

Coe'ciente de ;rans(erencia

mc cabe thiele !romedio N2

Pxa g3s%cm?F ,?>?>*1

metodo analitico !romedio N+

Pxa g3s%cm?F ,2>>22*>

8ens9e !romedio N>

Pxa g3s%cm?F ,41441*1

)a 7/7,c'39 *#$'%&i$ >?>>3

CONCLUSIONES

La destilacin Jatch es una o!eracin "ue !ermite se!arar unamezcla etanol)agua obteniendo buenos resultados%

Se #eri'co "ue en la destilacin las concentraciones delcom!onente ms #oltil en este caso el etanol disminu&en a lolargo del !roceso tanto en el destilado como en el residuo%

Se logr calcular el n6mero de eta!as tericas de un !roceso dedestilacin a tra#$s de #arios m$todos como lo son7 :cCabe);hiele, la ecuacin de 8ens9e & el m$todo integral, obteni$ndose 2eta!as !ara el !rimero, !ara el segundo >& tercero + eta!as%

Se !resenta un ma&or n6mero de eta!as al comienzo de ladestilacin del etanol, "ue al 'nal%%

Se re"uiere un ma&or tiem!o de destilacin !ara obtener la mismacantidad de !roducto, debido a "ue la ma&or !arte delcom!onente ms #oltil se e#a!or, a di(erencia del inicio del!roceso de destilacin%

RECOMENDACIONES

Cerciorarse de "ue la balanza :ohr)est!hal est$ bien calibrada,

&a "ue de ello de!ende la buena toma de la densidad de la

muestra & !or ende la concentracin de etanol en cada una de

ellas%


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Cerrar herm$ticamente la ta!a de alimentacin !ara e#itar (ugas

!or e#a!oracin del etanol%

Es!erar "ue el e"ui!o de destilacin este estabilizado, !ara iniciar

el !roceso de recoleccin de muestra de destilado & de residuo%

Al momento de recolectar la muestra de (ondo, anotar la

tem!eratura del mismo, !ara registrarla en el momento en "ue (ue

extrada, &a "ue tiene a #ariar en toda la corrida%

BIBLIOGRAFA

1 Ocon, K% & ;o0o, G%, Q5roblemas de Ingeniera RumicaQ% ;omos I%

Aguilar, @*12% 5ags 4+)?1%

4B :c Cabe, % & Smith, K% QO!eraciones Unitarias en Ingeniera

RumicaQ% :acGra)Hill% @**@% Cuarta Edicin% 5ags 22)-@1

ANEOS

DATOS TOMADOS EN EL LABORATORIO

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20/50

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4++,*

@@, ,


21/50


22/50

% %@ %4 %? %> %2 %- %1 %+ %* @%1%

12%

+%

+2%

*%

*2%

@%

Diagrama T vs X,Y a 667mmHg

Lnea de Jurbu0a Lnea de =oco

Fraccin Molar de Etanol

Temperatura !

G#aJca 10


23/50

% %@ %4 %? %> %2 %- %1 %+ %* @%

%

%@

%4

%?

%>

%2

%-

%1

%+

%*

@%

(xF N ) ?2%2*xV- W @4@%44xV2 ) @-4%2xV> W @*%@>xV? ) ?+%4+xV4 W -%*-x W %>=X N @

#s T Logarithmic #s TF 5ol&nomial #s TF


24/50

G#aJca 20


25/50

Ta4+a 13


26/50

Ta4+a 17


27/50

TRAADO DE McCABE THIELE "ARA CADA MUESTRA

G#aJca 30;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A @


28/50

G#aJca 0;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A 4

G#aJca !0;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A ?


29/50

G#aJca :0;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A >

G#aJca ;0;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A 2


30/50

G#aJca


31/50

G#aJca =7 ;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A 1


32/50

G#aJca 1>7 ;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A +


33/50

G#aJca 117 ;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A *


34/50

G#aJca 127 ;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A @


35/50

G#aJca 137 ;razado de eta!as a re/u0o total !ara la :UES;=A @@

Ta4+a 1!06mero clculo de ecuacin de Smo9er)=ose a re/u0o#ariable%

& 4 P4 17&4917&

49*#$'17&

49*#$'P4,+4@@+

-,4>?*

?,->

2 @,422?@41+ @,?221?14*- ,+-+?>**,1>2*

4,@1*+

+,41

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*,@4*4

*,@@?

* @,221+1>?4- @,2-+*?2*+- ,@1+1++


36/50

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,>2> @,21***1->1 @,-+@411+ ,1?->1

,-44>+-

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,-+@ @,-?-42111 @,--2*>2+2 ,@@?>1>

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2

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2

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4 @,-*2-??+?* @,1?@22@ ,41?1-*1,21212

@,*1

4,*

@ @,1->--1@+@ @,1*-*+@4@> ,@-@+*>1

,22>+?,+@1

@,+@1

@ @,+4*4*24>1

SU:A;O=IA ,4>?+---?

Ta4+a 1:0@@4DENSIDAD FINAL 7/'+9

&%,(i+a&$ acu'u+a&$ V 7'+9 #accin '$+a# Jna+

,+>+2 2?2 ,*24DENSIDAD DEL RESIDUO

7/'+9 VR%,i&ua+ 7'+9 #accin '$+a#

,**?> > ,*2"ESO MECULAR "ROMEDIO DE

ALIMENTACION MOLES DE F"M DE RESIDUOFINAL

@*,@>?@ g3mol 42-,@4?- molg @+,44*? g3molVOLUMEN DE FONDO

RECOLECTADO VOL RESIDUAL MOLES DE B

*? ml 42 ml 4>*,*> molg

MUESTRA DE CLCULO

C+cu+$ &% +a, c$'*$,ici$n%, a+ %.ui+i4#i$0


37/50

Sistema Etanol @F Y Agua 4F !resenta des#iaciones de la idealidad en la

(ase l"uida, & es correctamente re!resentado !or las ecuaciones de Man

Laar% La tabla re!resenta los !armetros de Man Laar !ara el sistema

etanol)agua

;abla @7 5armetros de Man Laar7C$%Jci%n(%, &% Van

Laa#A12 @,-1*+

A21 ,*441 @1?,-?

C 44-,@+> 4??,>4-

ln (Pv i)=A B

T+C Ecuacin


38/50

y2Pt=2x2Pv2 Ecuacin !

-,-+ g3mol

5:47 @+ g3mol5ara un l"uido de @. en !eso de etanol7

x1=

10

46,068 g/mol10

46,068 g/mol+(10010)18 g /mol

=0,0416

C+cu+$ &% c$'*$,ici$n%, '$+a#%, &% ($*% - $n&$ a *a#(i#&% +$, &a($, %)*%#i'%n(a+%,0

5ara la muestra @%

\(ondog3mLF N ,*+--

\to!eg3mLF N ,+11

En la tabla ## se !resenta


39/50

Clculo de las #olatilidades relati#as !romedio7

Antes de calcular las #olatilidades relati#as, se debe realizar el clculo

!re#io de las constantes de e"uilibrio !ara cada muestra, tanto en el

to!e como en el (ondo, utilizando la siguiente ecuacin%

Ki=y i

x i

Ecuacin :

5ara la muestra @%

\(ondog3mLF N ,*+?2

\to!eg3mLF N ,+4-*

Clculo de las #olatilidades relati#as !romedio7

Antes de calcular las #olatilidades relati#as, se debe realizar el clculo

!re#io de las constantes de e"uilibrio !ara cada muestra, tanto en el

to!e como en el (ondo, utilizando la siguiente ecuacin%

Ki=y i

x i

Ecuacin ;

:uestra @7

K1Tope=y1

x1=

0,831

0,821=1,012

K1Fondo=y1

x1=

0,184

0,0244=7,54

Em!leando la ecuacin se calculo el al(a !romedio7

Promedio=TopeFondo Ecuacin


40/50

C+cu+$ &%+ n'%#$ 'ni'$ &% %(a*a, %'*+%an&$ +a%cuacin &% F%n,%0

5ara el clculo del n6mero de eta!as seg6n 8ens9e se utiliza la siguiente

ecuacin%

Nmin+1=

ln((y 1

y2 )Tope(x1x2 )Fondo )

ln(Promedio)

Ecuacin =

5ara la muestra @7

Nmin+1=

ln((0,8210,179 )

( 0,0240,976 ) )ln(3,11)

Nmin+1=4,6

C+cu+$ &%+ n'%#$ 'ni'$ &% %(a*a, a #%WuX$ ($(a+0

El !rocedimiento se hace gr'camente como es obser#ado en el anexo II

desde la E##$#0 R%%#%nc% ,$u#c% n$( $un&3E##$#0 R%%#%nc%,$u#c% n$( $un&, se comienzan a trazar las eta!as desde lacom!osicin del destilado hasta el (ondo, !ara cada una de las


41/50

muestras, el resumen de los datos obtenidos !ara cada una de las

muestras se !resenta en la;abla

C+cu+$ &%+ $+u'%n &% &%,(i+a&$ $4(%ni&$ %'*+%an&$ +a%cuacin &% S'$%#R$,% *a#a #%WuX$ a#ia4+%0

ln(FB)=XbfXbo

dx

xdx

F=!li"!li1PMprom

1

PMpr=

i=0n

1

PMi

Los clculos !ara la resolucin de la integral se encuentran anexos

en el documento de Excel%

C+cu+$ &%+ n'%#$ 'ni'$ &% %(a*a, *$# %+ 'Y($&$ &% +ain(%/#a+0

Nt=Xd

Xbdx

x1y1Ecuacin 1>

A !artir de los @ de to!e de cada una de las muestras hasta el T@ de

(ondo, se utiliza la ecuacin de la lnea de tendencia del gra'co #s T

Gra'ca 49 !ara encontrar los #alores en e"uilibrio de cada uno de ellos,& al 'nal realizar los clculos "ue se muestran en la siguiente tabla &

encontrar el n6mero de eta!as !ara cada muestra% La;abla, muestra el


42/50

resumen del n6mero de eta!as !ara cada una de las muestras & el

!romedio de eta!as utilizadas%

Ta4+a 10 6mero de eta!as !ara muestra @ !or m$todo integral%

1 1 A817119 A*#$' P AP,-*11 ,1244 )@+,?41@ )@-,*+>+ ),+? ,@>@?,-+ ,1>?* )@2,->4- )@>,>*24 ),* ,@?-,-- ,1?>* )@?,?>1+ )@4,>1-* ),++ ,@*?,-> ,14-4 )@@,-- )@,*?@4 ),+1 ,*>1,-4 ,1@12 )@,42-> )*,14?+ ),+1 ,+>-,- ,1++ )*,@*@4 )+,1-?- ),++ ,112,2+ ,1 )+,??-@ )1,*+1> ),* ,14?,2- ,-** )1,-?+1 )1,?>*+ ),*? ,-+?,2> ,-+@- )1,-* )-,+@1+ ),*2 ,->*,24 ,-14@ )-,21>- )-,?--2 ),*1 ,-@*

,2 ,--4> )-,@2+? )2,*11@ ),*+ ,2++,>+ ,-242 )2,1*2* )2,-?24 ),** ,22-,>- ,->41 )2,>1>2 )2,?4*2 ),*+ ,24@,>> ,-?4* )2,@+>2 )2,2@> ),*- ,>+?,>4 ,-4?? )>,*@+? )>,1*>? ),*4 ,>>@,> ,-@>@ )>,-1> )>,22?2 ),+1 ,?*1,?+ ,-2> )>,>?-1 )>,?42+ ),+@ ,?24,?- ,2*1? )>,4@>* )>,@*? ),12 ,?+,?> ,2+*+ )>,?1 )?,*?> ),-+ ,4--,?4 ,2+? )?,+? )?,1+4 ),-4 ,4?,? ,21-1 )?,-@?> )?,24>+ ),21 ,44,4+ ,21@ )?,>?-4 )?,?2>1 ),22 ,@+2,4- ,2-22 )?,41?4 )?,@*** ),21 ,@+4,4> ,22*+ )?,@4-- )?,-4+ ),-> ,@*-,44 ,22?> )4,*** )4,*>-4 ),1+ ,4?@,4 ,2>2- )4,+*?> )4,+2?- ),@4 ,4*@,@+ ,2?2> )4,+@?1 )4,1+*2 ),@?+ ,?+>,@- ,24@- )4,1-2? )4,1-1 ),@++ ,2@*,@> ,24+ )4,12-@ )4,1112 ),42- ,1@,@4 ,>11? )4,1** )4,+21* ),?>> ,*+>,@ ,>>4+ )4,*@-+ )?,?2? ),>2+ ,@?+*

,+ ,?*1@ )?,@2?+ )?,?+@? ),- ,44+,- ,??1@ )?,-++ )?,**41 ),-2* ,4-?4,>41 ,41@4 )>,?1-- Su'a 2?3

C+cu+$ &%+ C$%Jci%n(% &% T#an,%#%ncia &% Ma(%#ia0


43/50

5ara calcular el coe'ciente de trans(erencia es necesario conocer el

n6mero de eta!as mnimas, "ue !uede ser calculado !or el m$todo de

8ens9e, re/u0o total :cCabe);hieleF o !or el m$todo de la integralD los

clculos se realizaron utilizando los #alores obtenidos !or los tres

m$todos, !ero a manera de re(erencia se mostrar solamente con el

#alor obtenido !or el m$todo de 8ens9e%

5ara la muestra @7

min W @ N 4,>>

MdestiladoN 2mL

;iem!o N 4@4,@2s

\muestraN ,+4-*g3ml

Altura del lecho em!acado N @,+


44/50

:uestra @7

K1Tope=y1

x1=

0,6977

0,5774=1,2083

K1Fondo=y1

x1=

0,2710

0,0427=6,3533


45/50

C+cu+$ &%+ n'%#$ 'ni'$ &% %(a*a, %'*+%an&$ +a%cuacin &% F%n,%0

5ara el clculo del n6mero de eta!as seg6n 8ens9e se utiliza la siguiente

ecuacin%

Nmin+1=

ln((y 1

y2 )Tope(x1x2 )Fondo )

ln(Promedio)

Ecuacin 13

5ara la muestra @7

Nmin+1=

ln

(( 0,69770,3023 )

(0,0427

0,9573

) )ln(5,02)Nmin+1=2,4

El resumen de los resultados !ara cada una de las muestras se !resenta

en la Error7 =e(erence source not (ound

C+cu+$ &%+ n'%#$ 'ni'$ &% %(a*a, a #%WuX$ ($(a+0

El !rocedimiento se hace gr'camente como es obser#ado en el anexo II

desde la E##$#0 R%%#%nc% ,$u#c% n$( $un&E##$#0 R%%#%nc%,$u#c% n$( $un&, se comienzan a trazar las eta!as desde lacom!osicin del destilado hasta el (ondo, !ara cada una de las


46/50

muestras, el resumen de los datos obtenidos !ara cada una de las

muestras se !resenta en la;abla

C+cu+$ &%+ $+u'%n &% &%,(i+a&$ $4(%ni&$ %'*+%an&$ +a%cuacin &% S'$%#R$,% *a#a #%WuX$ a#ia4+%0

B ("ol(men)=F(*iYd )Xbi

Xbfdx

(Ydx )2(1&

") Ecuacin 1

o 8N 2mL

o =i =e/u0o inicialF N ,2o dN ,-+2

&/"= *

*+1 Ecuacin 1!

5ara la muestra @7

= N ,2

&/"= 0,50

0,50+1=0,33

5ara obtener el #alor de la integral se debe realizar lo mostrado en la

siguiente tabla

Ta4+a 206mero clculo de ecuacin de Smo9er)=ose a re/u0o #ariable%

N5Mu%,(#

a

R%+uX$

LV

F$n&

$

A8177&92971LV99

A*#$'%&

i$P PA


47/50

1 ,2,

??

,>4

14,>42 4,>4?

)

,

1

)

,@

2*

2 ,2,

??

,>4

4,>4 4,>2

)

,

>@

)

,*

+-

3 ,2,

??

,?1

*4,?* 4,?+1

)

,

-

)

,@

2?

,2,

??

,?1

?4,?+2 4,?-

)

,

-*

)

,@-

4?

! ,2,

??

,?

>4,??2 4,?@*

)

,

>-

)

,@

1?: ,2

,

??

,42

+4,?? 4,?@1

,

>4

,*

1+

; @,2,

-

,?

4,??4 4,?@1

)

,

>4

)

,*

1+

< 4,2,

1@

,42

+4,?? 4,4*

)

,

?2

)

,+

+

= ?,2,

1+

,44

4 4,41+ 4,41>

)

,@4

)

,4-?

1> >,

+

,4@

@4,41 4,4+>

,

?*

,+

+*

11 >,2,

+4

,42

4,4*1

Su'a

>?>1

;!

0,0286

0,0169dx

(Ydx)2(1&")=0,04175

a "ue Smo9er)=ose !ermite conocer el #olumen de destilado, si a este

#alor se le suma el #olumen "ue se alimenta al !roceso de destilacin


48/50

batch, se encuentra la cantidad de residuo "ue debe existir al 'nal del

!roceso & multi!licado !or la densidad, se encontrara la masa del

residuo%

B ("ol(men )=5000ml+5000m&(0,6850,047 )(0,04175 )=4866,92m&

B (m!s! )=4866,92m&0,992 g

m&=4828,0 g

C+cu+$ &%+ *#$&uc($ &% $n&$ *$# 4a+anc% &% 'a(%#ia0

B=F!liment!+i ,n$topeEcuacin 1:

B=5000m&0,98142 g

m&600m&0,829

g

m&

B=4409,7g

C+cu+$ &% +a 'a,a &% *#$&uc($ &% $n&$ *$# '%&icin&i#%c(a &%+ $+u'%n0

o J N >@?mL

B=B("ol)FondoEcuacin 1;


49/50

B=4130m&0,992 g

m&=4130,992g

C+cu+$ &%+ n'%#$ 'ni'$ &% %(a*a, *$# %+ 'Y($&$ &% +ain(%/#a+0

Nt=Xd

Xbdx

x1y1Ecuacin 1

Date post:	25-Feb-2018
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Informe Destilacion Batch Atmosferica

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