cuestionario de destilacion fraccionada

PREGUNTAS

1 Consulte las bases fisicoquímicas de la destilación fraccionada (puntos de ebullición de las soluciones, ley de Raoult, diagramas temperatura-composición, aseótropos, punto de ebullición mínimo y máximo, empaquetamiento de columnas, tipos de columnas y de empacamiento, plato teórico, eficiencia de una columna, etc.).

El tratamiento antes descrito es para un sistema que tienecomportamiento ideal o que presenta desviaciones pequeñas a la ley de Raoult.
Cuando se observan grandes desviaciones positivas con respecto a la ley de Raoult, habrá un máximo en la curva de presión de vapor total (P) en función de la composición.
Entonces, se establecerá un equilibrio líquido- vapor que se esquematiza en la figura 17. (Por ejemplo cloruro de etileno-etanol, para el cual se presenta unmáximo a 38% molar de etanol a una temperatura constante de 313.1 K).
 



 
Figura 17: Esquema del equilibrio binario líquido-vapor Cloruro de etileno-Etanol
Fuente: Ayuso L. (1991). Fisicoquímica. Santafé de Bogotá. Unisur.
De manera similar, habrá un mínimo en la curva de presión de vapor total para las desviaciones negativas de la ley de Raoult. El equilibrio líquido-vapor se establece comose indica en la figura 18, la cual esquematiza el sistema acetona-cloroformo. En este caso se produce un mínimo a 58% molar de cloroformo a 308 K.

 
Figura 18. Esquema del equilibrio binario líquido-vapor Acetona- cloroformo
Fuente: Maron & Prutton. (2002). Fundamentos de Fisicoquímica. México. Limusa S.A.
Estos puntos máximos o mínimos en las curvas Presión de vapor vs. Composición reciben elnombre de azeótropos.
23.1 DESTILACIÓN
23.1.1 Diagramas temperatura-composición
En los diagramas indicados a lo largo del capítulo, la temperatura se ha considerado constante y la presión de equilibrio del sistema era una función de x1 o y1, sin embargo relacionar la temperatura en función de x1 o y1 no es tan sencillo como relacionar presión con composición.
No obstante, las relaciones  y , puedendeterminarse teóricamente por medio de la ecuación de Clapeyron o, comúnmente, de forma experimental mediante la determinación de la temperatura de ebullición y las composiciones del vapor correspondiente a mezclas líquidas de composiciones variables, obteniéndose gráficas de Temperatura vs. Composición, las cuales son similares a las de Presión vs. Composición anteriormente descritas, e incluso enellas también es aplicable la regla de la palanca.
Una de las principales aplicaciones de los diagramas de Temperatura - composición, es la representación del proceso de destilación.
23.1.2 Cambio de estado con aumento de temperatura y Destilación fraccionada
Examinemos ahora el proceso de calentar una mezcla de dos líquidos cuyas temperaturas de ebullición son T10 y T20 , desde una temperaturabaja, T1, hasta una temperatura más alta, ver figura 19.

 
Figura 19. Diagrama esquemático T vs. x para explicar el proceso de destilación fraccionada.
Fuente: Maron & Prutton. (2002). Fundamentos de Fisicoquímica. México. Limusa S.A.
La mezcla seleccionada tiene una composición x1 y comienza el proceso a una temperatura T1.
Al calentar suavemente, la temperatura se eleva y la mezcla permanecelíquida hasta alcanzar la temperatura T2, donde aparece el primer vestigio de vapor. En este punto, la composición del líquido es x1 y la composición del vapor es y3 .
Puede observarse que el vapor es rico en el componente más volátil. Si este vapor se condensa, el líquido obtenido presenta una composición x4 (cuyo valor es el mismo de y3), mucho más rico en el componente más volátil que la mezcla departida. Si este condensado se calienta hasta una temperatura T4, se obtiene un vapor de composición y5 , que está compuesto casi en su totalidad por el componente más volátil.
Si el proceso anterior se repite varias veces, se logra la separación de los componentes de la mezcla original. Sin embargo, realizar el proceso por lotes, tal como se describió, consumiría demasiado tiempo y recursos;...