Destilacion

DESTILACIÓN CONTINUA

I.-OBJETIVOS

* Reconocer las partes de una columna de destilación continua.
* Observar el comportamiento de la columna en el arranque, hasta llegar al estado estacionario.
* Calcular el coeficiente global de transferencia de masa.

II.- FUNDAMENTO TEÓRICO

Destilación Continua o Fraccionaria

La Destilación es el proceso que se utiliza para llevar acabo la separación de diferentes líquidos cuando la diferencia entre las temperaturas de ebullición o volatilidad de las sustancias son grandes, se puede realizar fácilmente la separación completa en una sola destilación. En ocasiones, los puntos de ebullición de todos o algunos de los componentes de una mezcla difieren un poco entre sí ya que no es posible obtener la separación completa en unasola operación y se suelen realizar en dos o más etapas (Destilación Fraccionada).

Por ejemplo: Alcohol etílico y Agua. El primero tiene un punto de ebullición de78,5 °C y el segundo de 100 °C por lo que al hervir esta mezcla se producen unos vapores con ambas sustancias aunque diferentes concentraciones y más ricos en alcohol. Para conseguir alcohol industrial es preciso realizar variasdestilaciones.

La destilación fraccionada conocida también como destilación continua no es nada más que una técnica para realizar una serie completa de pequeñas separaciones (destilación simple), en una operación sencilla y continua, que utiliza el equipo de la figura que se muestra abajo. Una columna de destilación fraccionada proporciona una gran superficie para el intercambio de calor, en lascondiciones de equilibrio, que se establece entre el vapor que asciende y el líquido (condensado) que desciende. Esto tiene como consecuencia una serie completa de evaporaciones y condensaciones parciales en toda la longitud de la columna de fraccionamiento.



Método de McCabe - Thiele

Restricción para su aplicación
Las pérdidas de calor y los calores de disolución deben serdespreciables.

Suposiciones simplificadoras usuales
- El flujo molar líquido es constante en cada una de las zonas de la columna
- La relación L / V es constante para cada una de las zonas.

Casos de aplicación
El método se puede considerar riguroso para sistemas de isómeros con puntos de ebullición cercanos

Desarrollo del método de McCabe – Thiele:

Zona de enriquecimiento (condensador total)Balance global de materia

V = L + D           (1)

Balance del componente más liviano

          (2)

Relación de reflujo

          (3)

A partir de las dos primeras ecuaciones anteriores se obtiene:

          (4)

Y considerando la relación de reflujo:

          (5)

Evaluando: n = 0

Después, se calcula el intercepto para una relación de reflujo conocida, se tienen dospuntos que permiten construir la línea de operación para la zona de enriquecimiento. La pendiente de la línea de operación es L / V (relación de reflujo interno).

Zona de despojamiento (rehervidor parcial)

Balance global de materia

          (6)

Balance del componente más liviano

          (7)
 
A partir de las ecuaciones (6) y (7) se obtiene:

          (8)

Evaluando en N+1(rehervidor) se tiene que xW está en equilibrio con yN+1 y por medio de la gráfica de equilibrio se puede llegar a xN y así tener un punto sobre la línea de operación de la zona de despojamiento.

Para construir la línea de operación de la zona de despojamiento se necesita conocer el estado termodinámico del alimento.
 

III.-DATOS EXPERIMENTALES:
Tiempo (min) | Presión (Psi) | F (lb/h) |XF | D (ml/s) | XD | W (ml/s) | XW |
inicio | 20 | 42 | 10 |   |   |   |   |
0 | 20 | 42 | 10 | 0.41 | 69 |   |   |
20 | 20 | 42 | 10 |   |   | 2.18592079 | 12 |
40 | 20 | 42 | 10 | 0.86 | 58 | 2.18687873 | 11 |
100 | 20 | 42 | 10 | 0.23 | 62 | 2.27495908 | 12 |

Considerando para nuestros calculos: |
ρ agua(19°C)= | 0.998 | Kg/Lt. |
ρ etanol(19°C)= | 0.787 | Kg/Lt. |

ρ...