Rectificacion

MARCO TEORICO

La Rectificación es una operación básica de separación de los componentes de una mezcla mediante vaporizaciones y condensaciones sucesivas de los mismos a lo largo de una columna. Se distinguen dos tipos:

Discontinua
Continua

Condensador

Calderín

Destilado

Vapor

Líquido

L

D

V


Residuo

Mezcla
alimento

Estado estacionario Las composicionesNo hay cambios de varían con el tiempo
composición en el tiempo


En la rectificación discontinua o por cargas, la mezcla a rectificar se carga de una vez en el calderin, y a medida que trascurre el proceso la composición de la carga se modifica continuamente al ir separando del sistema un destilado más rico en el más volátil.
Puede llevarse a cabo de dos modos diferentes:a) Rectificación a producto constante:

Para que el producto destilado tenga composición constante es necesario variar constantemente la relación de reflujo hasta alcanzar un valor máximo límite que corresponde al funcionamiento de la columna a reflujo total.
El tiempo necesario para lograr una separación determinada se puede calcular de acuerdo con la ecuación de Bogart:t=C1xD-xC1VxC2xC1dxC1-Ri(xD-xC)2

En donde:
C1 = carga inicial, moles
XD = composición del destilado
XC1 = composición de la carga inicial
Ri= relación de reflujo
XC2 = composición del residuo
t = tiempo, horas
V = caudal molar del vapor

b) Rectificación a reflujo constante:

Al permanecer constante la relación de reflujo la composición del destilado varía a medida que se modifica la composición de lamezcla contenida en el calderin. La composición del destilado se determina en función de la composición del residuo una vez fijada la relación de reflujo y el número de platos de la columna.
La relación entre los moles contenidos en la caldera al principio y al final de la operación, viene dada por la expresión:

lnC1C2= xc2xc1dxcxD-xc

Siendo:
C1 y C2 las cantidades de sustancias inicial yresidual respectivamente.
XC1 y XC2 las composiciones inicial y final en la caldera

EJERCICIOS

1. En una columna de rectificación de 5 platos teóricos se trata en marcha discontinua una mezcla de Benceno-Tolueno con una composición en 0.4 en fracción molar del más volátil hasta que la composición sea de 0.1 en el residuo permaneciendo la relación de reflujo constante.

a) Determínese lacomposición global del destilado
b) La cantidad de producto destilado
c) La cantidad de calor removido en el condensador
d) La cantidad de calor suministrado a la caldera
e) El tiempo que dura la destilación

2. Una mezcla de Benceno-Tolueno, cuya composición es 0.4 del más volátil se somete a destilación discontinua en una columna de rectificación de 5 platos. La operación se realiza apresión atmosférica variando la relación de reflujo con el objeto de mantener un producto de composición constante igual a 0.9 en fracción molar y dejando transcurrir el proceso hasta que la composición del residuo sea de 0.1.

a) La cantidad de producto destilado
b) La cantidad de calor removido en el condensador
c) La cantidad de calor suministrado a la caldera
d) El tiempo quetoma la destilación

DATOS DE EQUILIBRIO
X | Y | t,°C |
0.0 | 0.0 | 110.4 |
0.02 | 0.0455 | 109.6 |
0.06 | 0.1320 | 107.9 |
0.1 | 0.2090 | 106.2 |
0.14 | 0.28 | 104.6 |
0.18 | 0.3440 | 102.95 |
0.22 | 0.4040 | 101.4 |
0.26 | 0.4585 | 99.9 |
0.30 | 0.5075 | 98.50 |
0.34 | 0.5555 | 97.20 |
0.42 | 0.64 | 94.60 |
0.46 | 0.6790 | 93.35 |
0.50 | 0.7140 | 92.20 |
0.54 | 0.7470 | 91.10|
0.58 | 0.7775 | 90.05 |
0.62 | 0.8054 | 89 |
0.66 | 0.8305 | 88 |
0.70 | 0.8545 | 86.95 |
0.74 | 0.8785 | 86 |
0.78 | 0.9005 | 85 |
0.82 | 0.9215 | 84.10 |
0.86 | 0.9405 | 83.20 |
0.94 | 0.9765 | 81.45 |
1.0 | 1.0 | 80.30 |

SOLUCIONES

1. Reflujo constante

lnC1C2= xc2xc1dxcxD-xc

XD | XC | 1/(XD-XC) | n |
0.95 | 0.4030 | 1.8282 | 1 |
0.90 | 0.3250 | 1.7391 | 2 |
0.85 |...