Análisis Y Operación De Un Sistema De Destilación

ANALISIS Y OPERACION DE UN SISTEMA DE DESTILACION

1. OBJETIVOS

1. ESTUDIAR EL PROCESO DE DESTILACION DE MEZCLAS BINARIAS.

2. COMPARAR EL MODELO MATEMATICO PROPUESTO POR RAYLEIGH CON LOS DATOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE.

2. FUNDAMENTO TEORICO.

Un proceso de destilación diferencial consiste de la destilación intermitente de una mezcla.

Sean:
L: Masade mezcla en fase líquida en ebullición.
V: Masa de mezcla en fase vapor.
x: Composición del componente más volátil en el líquido
y: Composición del componente más volátil en el vapor.

Si en un cierto intervalo de tiempo, se evapora una cantidad finita de líquido dando lugar a la formación de vapor dV (con composición y) y a una variación en la composición en ellíquido, entonces, el balance de masa para el componente más volátil es:

[pic] ( 1 )

en donde:
[pic]: velocidad de evaporación del componente más volátil.
[pic]: velocidad de formación de la fase vapor de composición y

La ecuación (1) da lugar a:

[pic] ( 2 )

pero, la velocidad de evaporación de L, es igual a lavelocidad de formación de V, entonces:

[pic] ( 3 )

lo cual se puede escribir como:

[pic] ( 4 )

La integración de (4) da lugar a la denominada ecuación de Rayleigh para una destilación diferencial:
[pic] ( 5 )

donde:
x : Composición molar del líquido en el tiempo t
L: Cantidad de líquido en ebullición en el tiempo t
y : Composición en el vapor
x0 : Composición molar inicial del líquido
L0 : Cantidad de líquido inicial

Definiendo la Volatilidad Relativa [pic] como el cociente entre las volatilidades del componente más volátil y del menos volátil, se tiene:
[pic]

En términos estrictos la volatilidad relativaes función de la temperatura, sin embargo, para algunas mezclas permanece prácticamente constante en el intervalo normal de operación. Si se supone que la volatilidad relativa permanece aproximadamente constante, es posible utilizar la siguiente ecuación:

[pic]
[pic] ( 6 )
sustituyendo el valor de y de la ecuación (6) en la ecuación (5), la ecuación integrada puedeexpresarse como:

[pic] ( 7 )

[pic] ( 8 )

[pic] ( 9 )
La volatilidad relativa[pic]donde A es el componente más volátil, se puede expresar como
[pic]; [pic] (10)

En la ecuación (9) se puede utilizar:

[pic] (11)
donde:
Subíndice 1: Condición térmica inferior del procesoSubíndice 2: Condición térmica superior del proceso
[pic] : Volatilidad relativa promedio

La presión de vapor para componentes puros se puede obtener de la ecuación:

[pic] (12)

donde:
P : Presión de vapor en mm Hg
A, B: Constantes
T : Temperatura en K

Los valores de Presión y las correspondientes Temperaturasse pueden encontrar en la literatura.

3. MATERIALES Y EQUIPO
1. MATERIAL
15 Tubos de ensayo
1 Matraz de bola 3 entradas capacidad 250 ml
1. cabeza de destilación
1. cola de destilación
1. tapón de plástico
1 Tubo adaptador para termómetro
1 Condensador de serpentín, rosario y/o3 Termómetro de -10 a 100 C
1 Probeta graduada de 100 ml
1 Cronómetro
2 Pinzas de tres dedos con nuez
2 Tramos de manguera
2 Soportes universales
Grava (este material es mejor que las piedras de ebullición)
1 Pipetas volumétricas de 5 ml
1 Pipetas volumétricas de 2 ml
1 Pipetas...