Destilacion diferencial

Objetivos.

* Destilar una mezcla binaria en un destilador diferencial a presión constante, comparando los resultados experimentales con los teóricos calculados a partir de la ecuación de Rayleigh, observando así el rendimiento de destilación por este método.

* Operar un equipo de destilación diferencial, aprendiendo y vigilando cada uno de sus parámetros.

Marco teórico.La destilación diferencial puede llevarse a cabo a presión constante (siendo éste el caso más común), o a temperatura constante. La vaporización diferencial es una operación por lotes en la cual la mezcla que va a ser destilada, es cargada en un alambique o destilador y es calentada originando una masa diferencial de vapor rica en el componente más volátil.
Esta masa diferencial de vapor escontinuamente eliminada fuera del alambique y condensada para llevarla a su depósito, esto significa que la composición del líquido remanente y la del vapor formado cambiarán con el tiempo.
Se observará también un incremento gradual en la temperatura de ebullición del líquido remanente y la composición del destilado será intermedia entre la composición de la primera y la última gota formada.La relación de la masa alimentada a la masa residual es una función de las composiciones de la alimentación y residuo. Esta relación fue estudiada por Lord Rayleigh de acuerdo al siguiente desarrollo:
Cada masa diferencial de vapor es formada a partir de la pérdida de otra masa diferencial de líquido, así:


Si consideramos que esta pequeña masa diferencial de vaportiene una composición promedio “y”, el balance de materia (ecuación 1) en función del componente volátil quedaría:
…(2)
La cual puede escribirse:
…(3)
Substituyendo (1) en (3):…(4)
La ecuación (4) se integra de acuerdo a los límites:

Cuando:
Cuando:
Así: ... (5)
La ecuación (5) es conocida como “La ecuación de Rayleigh”. Esta ecuación puede ser integrada cuando se conoce la funcionalidad de “y” con respecto a “x”, cuando esto no es posible, laintegración se hace en forma gráfica valiéndose de los datos de equilibrio.
Para soluciones ideales, cuyo comportamiento se adapta a las leyes de Raoult y Dalton, puede establecerse la correlación de “y” con respecto a “x” por medio de la volatilidad relativa.
La volatilidad relativa queda definida como la relación:…(6)
Substituyendo ahora la ley de Raoult en la ecuación (6):
…(7)
En muchos casos “” es aproximadamente constante dentro de un intervalo razonable de temperaturas.
Despejando a “y” de la ecuación (8) y tomando “” como valor medio:…(9)
Substituyendo la ecuación (9) en la ecuación (5) e integrando, se tiene:



La destilación diferencial es usada principalmente en el laboratorio así como en las plantas piloto donde serequiere una concentración determinada, bien sea en el destilado o en el residuo.
También es usada la vaporización diferencial de multicomponentes en la industria-petrolera.
La condensación diferencial es el proceso inverso a la vaporización diferencial. En este proceso se concentra el componente más volátil por enfriamiento gradual de un “batch” de vapor y el líquido formado es continuamente...