Destilación





INDICE















INTRODUCCIÓN TEÓRICA


La destilación simple abierta es una proceso intermitente en el cual la mezcla a destilar se introduce en la caldera y se calienta hasta su temperatura de burbuja. Ésta destilación se basa en una diferencia entra las volatibilidades absolutas de los componentes de la mezcla, y por lo tanto se forma un vapor de composicióndistinta a la del liquido.

A la temperatura de burbuja de la mezcla, empieza la ebullición manteniéndose constante a medida que se va eliminando de forma continua una corriente de vapor que se condensa gracias a un sistema de refrigeración y se recoge como destilado en un Erlenmeyer. Conforme la fase líquida se va empobreciendo en componente volátil, la temperatura que alcanza el sistema seaproxima a la temperatura de ebullición del componente pesado.

La mezcla está en continuo equilibrio, considerando como equilibrio el equilibrio químico, es decir, igualdad de potenciales químicos y no de composiciones. Para un instante de tiempo dado, la composición del calderín estará en equilibrio con el vapor y por lo tanto con el destilado recogido en ese instante de tiempo (destiladoinstantáneo).

A continuación se presenta un esquema de la destilación simple abierta:








Basándose en el esquema anterior se deducen las siguientes ecuaciones para la destilación diferencial a partir de los balances de materia (S-E+A=0), que son imprescindibles conocer:

Balance en el calderín:

Global: (1)
Componente: (2)

Balance en el depósitode destilado:

Global: (3)
Componente: (4)

Llamando al estado inicial (1) y al estado final (3) y tomando como condiciones límite los estados inicial y final se integran las ecuaciones (1) y (2) resultando que:



Es decir, que la cantidad de destilado recogida es igual a lo que había inicialmente en el calderín menos lo que queda en el estado final(residuo).

Operando igual con las ecuaciones (2) y (4), se tiene que:



Estas ecuaciones serán de gran utilidad más adelante para calcular las composiciones y cantidades en los estados inicial y final.

Ahora, si se toman solo las ecuaciones del balance de materia en el calderín (ecuaciones (1) y (2)), despejando el valor de v de (1) y sustituyéndolo en la ecuación (2):



Reordenando:Resolviendo e integrando de nuevo entre las condiciones iniciales y finales se obtiene la ecuación conocida como ecuación de Lord-Rayleight, que es una relación de equilibrio líquido-vapor que se usará más adelante en la presentación de resultado. Esta ecuación se puede resolver de modo analítico o gráfico.




Por otra parte, hay que tener claro el concepto de volatibilidad relativaentre los componentes de la mezcla, ya que es uno de los ajustes matemáticos más utilizados.




Despejando y sustituyéndo en la ecuación de Lord-Rayleight:





En algunos sistemas binarios, como este caso, la variación de la volatibilidad relativa con la temperatura y la composición para una presión dada es prácticamente despreciable pues es muy pequeña y por lo tanto se puedeconsiderar constante a lo largo de todo el proceso. Si la volatibilidad relativa es constante se obtiene finalmente una ecuación mucho más sencilla que la de Lord-Rayleight con la que trabajar:


OBJETIVO

El objetivo de esta práctica es observar cómo se realiza una destilación simple abierta en el laboratorio.

Además se aprenderá a trabajar con los diagramas de equilibrio T-x.y y a leer en unrefractómetro las muestras recogidas durante la experiencia para posteriormente determinar su composición.

Más tarde en la realización de los cálculos se aprenderá a trabajar con las ecuaciones obtenidas a partir de los balances de materia en cada uno de los volúmenes de control, llegando a conocer la ecuación de Lord-Rayleight y el concepto de la volatibilidad relativa media.
DISPOSITIVO...