destilacion diferencial

UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL
OPERACIONES DE SEPARACIÓN
31 DE MARZO DEL 2014


DESTILACIÓN DIFERENCIAL: PERFILES DE CONCENTRACIÓN
NOMBRES:
OMAR AUGUSTO VARGAS NOMESQUE 245313
JESICA ANDREA CARRILLO MEDRANO 245487
ANDRÉS FELIPE CAÑON MOLANO 245192

Marco teórico:
Si durante un númeroinfinito de evaporaciones instantáneas sucesivas de un líquido, sólo se evaporase instantáneamente una porción infinitesimal del líquido cada vez, el resultado neto seria equivalente a una destilación diferencial o sencilla (Treybal, 1981).
Un lote sencillo se carga en una caldera o destilador equipado con algún tipo de dispositivo de calentamiento; por ejemplo, con una chaqueta de vapor. La cargahierve lentamente y los vapores se descargan en un condensador tan pronto se forman; aquí se licúan y el condensado (destilado) se almacena ene l colector. La primera porción del destilado será la más rica en la sustancia más volátil; conforme continúa la destilación el producto evaporado se va empobreciendo. Por lo tanto, el destilado puede recolectarse en varios lotes separados, llamadosfracciones; se obtiene así una serie de productos destilados de diferente pureza. Por ejemplo, si una mezcla ternaria contiene una pequeña cantidad de sustancia muy volátil A, una sustancia principal de volatilidad intermedia y una pequeña cantidad de C de baja volatilidad, la primera fracción, que será pequeña, contendrá la mayor parte de A. la segunda fracción contendrá la mayor parde de B razonablementepuro, aunque contaminado de A y C; el residuo que queda en la caldera será principalmente C. Aun cuando las tres sustancias contendrán las tres sustancias, se habrá logrado cierta separación (Treybal, 1981).
Si con una operación de este tipo se quiere lograr, aun cuando sea aproximadamente, las características teóricas de una destilación diferencial se tendrá que proceder en forma infinitamentelenta, para que el valor desprendido del líquido esté en cualquier momento en equilibrio con dicho líquido. Debe eliminarse todo arrastre y no debe existir enfriamiento ni condensación del vapor antes de que entre en el condensador. No obstante que estas condiciones básicamente imposibles de lograr, es útil estudiar los resultados limitados que produce una destilación diferencial como estándarpara la comparación (Treybal, 1981).

El vapor que se desprende en una destilación diferencial verdadera está en cualquier momento en equilibrio con el líquido del cual se forma, pero cambia continuamente de composición. Por lo tanto, la aproximación matemática debe ser diferencial. Supóngase que en cualquier momento durante el desarrollo de la destilación hay L moles de líquido en eldestilador con una composición x fracción mol de A y que se evapora una cantidad dD moes del destilado, de composición y* fracción mol en equilibrio con el líquido. Entonces, se tiene el siguiente balance de materia:
 
Materia total
Componente A
Moles entrantes
0
0
Moles salientes
dD
y*dD
Moles acumuladas
dL
d(Lx)=Ldx+xdL
Entrada - Salida = Acumulación
0-dD=dL
0-y*dD=Ldx+xdL

Las dosúltimas ecuaciones se vuelve:


En donde F son las moles cargadas de composición xF y W las moles de líquido residual de composición xw. Esta ecuación se conoce como la ecuación de Rayleigh. Puede utilizarse para determinar F, W, xF o xw cuando se conocen tres de ellas.
La composición compuesta del destilado puede determinarse mediante un sencillo balance de materia:

Si la ecuación:

Puededescribir la relación en el equilibrio a presión constante mediante el uso de alguna volatilidad relativa promedio α sobre el rango considerado de concentración, esta ecuación puede sustituirse en la ecuación 1 para dar:

O de otra forma útil:

Planteamiento del problema:
Supóngase una mezcla líquida de 100 kmol de acetato y agua con una composición de 0,3 fracción molar de acetona se sujeta...