Rectificacion discontinua

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Área de Ingeniería Química

RECTIFICACIÓN DISCONTINUA

RECTIFICACIÓN DISCONTINUA

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1. OBJETIVO

El objetivo de esta práctica es conocer los fundamentos de la rectificación discontinua a relación de reflujo constante. Para ello se va a separar una mezcla binaria no ideal compuesta por ciclohexano y n-heptano utilizando una serie de columnas de relleno que operan en discontinuo.

2.FUNDAMENTO TEÓRICO

La destilación es una operación unitaria que consiste en la separación de uno de los componentes de una mezcla líquida por vaporización parcial de parte de esta mezcla. La fracción vaporizada estará compuesta, mayoritariamente, por los compuestos más volátiles de la mezcla, mientras que la fase líquida lo estará por los compuestos más pesados. Para que dicha operación deseparación resulte viable es imprescindible que la volatilidad relativa de los componentes que se quieren separar sea diferente a la unidad:

α 12 =

y 1 / x1 ≠1 y2 / x2

siendo y la fracción molar de cada componente en la fase vapor y x la fracción molar de cada componente en la fase líquida

Entre las diferentes operaciones de destilación que se pueden efectuar estudiaremos la destilacióncon enriquecimiento de vapor o rectificación: Operación básica ampliamente utilizada en la industria, consiste en la separación de los componentes de una mezcla líquida mediante vaporizaciones y condensaciones sucesivas de la misma a lo largo de una columna. En dicha columna de rectificación se ponen en contacto el vapor ascendente desde el calderín con el líquido descendente desde el condensador.De esta forma, el vapor producido en el calderín se enriquece progresivamente en el componente más volátil.

RECTIFICACIÓN DISCONTINUA

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2.1. RECTIFICACIÓN DISCONTINUA

Generalmente, el proceso de rectificación se realiza de forma continua. Sin embargo, para operaciones a pequeña escala, se puede emplear la rectificación discontinua o por cargas. En este tipo de rectificación, elalimento se introduce una sola vez en el calderín del equipo y durante la operación se retira de forma continua el destilado. El esquema general de una columna de rectificación discontinua se indica en la Figura 1.

V

Condensador

Destilado

Líquido

LD

Vapor Calderín (Residuo)

Figura 1. Esquema de una columna de rectificación discontinua.

El calor necesario para que la mezcla alcancesu temperatura de burbuja y se genere la fase vapor se suministra en el calderín. La fase vapor (V) asciende a lo largo de la columna, hasta alcanzar el condensador. Parte de ese vapor condensado se extrae continuamente de la columna como producto Destilado, mientras que la otra parte es devuelta a la columna como una corriente de reflujo (LD). El reflujo líquido, rico en componente más volátil,entrará en contacto con el vapor ascendente, provocando la transferencia de materia de este componente a la corriente vapor.

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En las separaciones discontinuas no se alcanza el estado estacionario y la composición de la carga inicial varía con el tiempo, ya que se elimina preferentemente el componente más volátil. Esto da lugar a un aumento de la temperatura delsistema y a un progresivo empobrecimiento del producto Destilado en dicho componente.

Los factores que determinan la operación de separación en una columna de rectificación discontinua son: Altura / número de pisos de la columna Razón de reflujo externa Composición y cantidad de carga inicial Método de contacto entre las fases

En las columnas de relleno se define la Altura Equivalente de unPiso Teórico (AEPT.) como la altura de relleno necesaria para conseguir la misma separación que en un piso teórico de una columna de contacto discontinuo. Por lo tanto, la altura de la columna vendrá dada por el producto de esta altura equivalente de piso teórico y el número de pisos (N) existente en la columna de la forma: H = (A E P T). (N) (1)

De forma general, la separación será tanto...
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