Destilacion diferencal

DESTILACION DIFERENCIAL

I.- OBJETIVOS • Obtener una solución de etanol de mayor concentración que la inicial. • Confrontar el X DREAL = X DTEÓRICO II.- FUNDAMENTO TEÓRICO • DESTILACIÓN DIFERENCIAL: En ésta operación se carga una determinada cantidad de la mezcla (fase líquida) al destilador, produciéndose la vaporización mediante un adecuado suministro de calor. Los vapores producidos seeliminan en forma continua al ser enviados rápidamente a un condensador, donde se licuan sin que el líquido condensado retorne al destilador, recogiéndose en un recolector. A medida que transcurre la destilación, el líquido se empobrece en los componentes más volátiles, elevándose continuamente la temperatura de ebullición del líquido remanente; de la misma manera los vapores producidos son cada vezmás pobres en los componentes más volátiles El destilado puede ser recogido en varias partidas, denominadas “cortes”, para dar una serie de productos destilados de distinta pureza o en una sola partida, obteniéndose un destilado global. Se utiliza ampliamente en el laboratorio y en unidades de producción a pequeña escala. DESTILACIÓN SIMPLE POR LOTES O DIFERENCIAL: En éste tipo de destilación,primero se introduce el líquido en un recipiente de calentamiento. La carga líquida se hierve lentamente y los vapores se extraen con la misma rapidez con que se forman, enviándolos a un condensador donde se recolecta el vapor condensado (destilado).la primera porción de vapor condensado es más rica en el componente más volátil A. a medida que se procede con la vaporización, el producto vaporizado esmás pobre en A. La operación se inicia introduciendo ene. Destilador una carga de L1 moles de componentes A y B con una composición x1 fracción mol de A. .En un momento dado, habrá L moles de líquido remanentes en el destilador con una composición x y la composición del vapor que se desprende en el equilibrio es y. • La destilación diferencial es básicamente una operación discontinua o por lotes,donde a medida que pasa el tiempo la concentración de componentes volátiles en el colector es menor mientras que la temperatura del calderín aumenta. Para determinar la concentración en el residuo y en el destilado se parte de un desarrollo diferencial como una aproximación: Para mezclas binarias Balance de materia en un tiempo t:

•

Después de combinar y desarrollar las ecuaciones anterioresse tiene:

(Ec. Rayleigh) Si la volatilidad relativa se considera constante:

•

ECUACIÓN DE RAYLEIGH El vapor resultante de una destilación diferencial está en equilibrio con el líquido del cual se desprende, por lo que la aproximación matemática será diferencial. Suponiendo que en todo momento durante la destilación hay en en equipo L moles de líquido, de composición “x” y se evapora unacantidad dD moles de destilado, de composición “y*”, en el equilibrio con el líquido. Entonces tendremos el siguiente balance de materia: ENTRADAS – SALIDAS = ACUMULACIÓN Moles de entrada Moles de salida Moles acumuladas Balance Total: Balance del componete A: Balance Total 0 dD dL 0 – dD = dL 0 y*.dD = L.dx+x.dL y*. dL = L.dx+x.dL (y* - x) dL = L.dx Separando variables: Tomando límites entre:
dLdx = ∗ L y −x

Balance del componente A 0 y*.dD d(L.x)=L.dx+x.dL

Estas dos ecuaciones se transforman en:

θ=0

→

L=F , x = zF

Aplicando integrales :

F F dx ln = ∫ ∗ W xW y − x

z

ECUACIÓN DE RAYLEIGH

III.- PARTE EXPERIMENTAL: 3.1. MATERIALES e INSTRUMENTOS: • Tubo refrigerante • Balón de Destilación • Cocina Eléctrica • Probetas (100; 1000, ml) • Refractómetro • Guantesde Asbesto • Termómetro • Solución de Etanol • • • • • • • • 3.2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Armar el equipo de destilación diferencial. Medir volumen inicial de alcohol diluido a destilar (F moles) Medir la temperatura de la solución inicial de etanol – agua. Medir índice de refracción de la mezcla inicial: ηF a TºC. Con mucho cuidado, calentar la solución, controlando la Temperatura del mismo...