INTRODUCCIÓN A LA DESTILACIÓN

Objetivos:En esta práctica de introducción se proporciona a los alumnos, los conocimientos y principios básicos para efectuar las prácticas correspondientes al curso de Separación por Etapas, así como la identificación de los equipos a Utilizar.

Teoría:

Elaboración de las Gráficas de Equilibrio

Mezclas Binarias Ideales

Mediante ecuacion de

Antoine calcular la temperatura de

ebullicion de cada una de las sustancias

Establecer como limites las

temperaturas calculadas, y

suponer rangos de temperatura entre estos dos

limites.

Con las temperaturas propuestas calcular las respectivas

presiones de saturacion

Calcular las composiciones de la fase liquida de

la mezcla (xa)

Calcular las fracciones mol de

vapor de la mezcla (ya)

Graficar X,Y vs T , y X vs Y

Mezclas no Ideales

Proponer las

composiciones del liquido

Calcular las constantes de Van Laar

Despejar con la ecuacion del

equilibrio de Raoult Modificada,

sustituyendo las presiones de

saturacion con sus respectivas

ecuaciones de Antoine, la

temperatura

Calcular las Presiones

de Saturacion

Calcular las composiciones de la

fase vapor

LnP ° a=A− BC+T

Xa= PT−B°bP° A−P° b

Ya=P° aXaPT

ϒ a=e

A

(1+

AB

∗Xa

1−Xa)

2

ϒ b=e

B

(1+

BA

∗1−Xa

Xa)

2

1= P°aXaϒ aPT

+P° bXbϒ bPT 1=

eA1− B1

C 1+T Xaϒ aPT

+eA 2− B2

C 2+T Xbϒ bPT

Ya=P° aXaϒ aPT

LnP ° a=A− BC+T

Sistema Metanol-Agua a 760 mmHg

Constantes de Antoine

Destilación simple

Instantánea Por LotesArrastre de Vapor

Rectificación

GRAFICAS DE EQUILIBRIO IDEALES

A B CMetanol 16.5785 3638.27 239.5

Agua 16.3872 3885.7 230.17

P trabajo 1 atm Teb A 64.6989341101.325 Kpa Teb B 99.9977262

T P°A P°B xa=Pt-P°B/P°A-P°B Y°A=P°A*xA/Pt α=P°A/P°B64.6989341 101.325 24.7662254 1 1 4.09125728

68 115.20667 28.6562772 0.839611708 0.95463971 4.0202943671 129.15901 32.6284474 0.711655983 0.907148112 3.9584785974 144.484617 37.0562077 0.598247639 0.853072598 3.8990664777 161.285509 41.980349 0.497418978 0.791773731 3.8419287480 179.668495 47.4441804 0.407495548 0.722567105 3.7869448683 199.745216 53.4935976 0.327048704 0.644721581 3.7340022986 221.632189 60.1771476 0.254856411 0.557457531 3.6829959289 245.450832 67.5460898 0.189870769 0.459945109 3.6338274192 271.327491 75.6544541 0.131191023 0.351302552 3.5864047295 299.39345 84.5590949 0.07804108 0.230594504 3.5406416198 329.784939 94.3197408 0.02975072 0.096830392 3.49645722

99.9977262 351.382182 101.325 -5.68304E-17 -1.97081E-16 3.46787251

Sistema Metanol-Agua a 585 mmHgConstantes de Antoine

A B CMetanol 16.5785 3638.27 239.5

Agua 16.3872 3885.7 230.17

P trabajo 0.7697 atm Teb A 58.1839661577.9898525 Kpa Teb B 92.81415105

T P°A P°B xa=Pt-P°B/P°A-P°B Y°A=P°A*xA/Pt α=P°A/P°B58.1839662 77.9898525 18.38891622 1 1 4.241133712

61 87.4539451 20.94866998 0.857694107 0.96177555 4.17467768464 98.5722666 24.00281721 0.72398329 0.915050761 4.10669571767 110.84411 27.42676642 0.606145966 0.861492973 4.04145745470 124.360546 31.25571269 0.501951812 0.800399019 3.97881012273 139.217297 35.52719969 0.409515025 0.731012729 3.91861160476 155.514797 40.28119431 0.327236649 0.652522599 3.86072955679 173.358253 45.56015857 0.253757256 0.564059469 3.80504060882 192.857691 51.40911863 0.187918007 0.464694211 3.75142963885 214.127998 57.87573068 0.128728511 0.353435448 3.69978911688 237.288957 65.01034344 0.075340222 0.229227293 3.6500185191 262.465268 72.86605717 0.02702435 0.090947128 3.602023738

92.814151 278.722066 77.9898525 -8.49541E-16 -3.03611E-15 3.573824761

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Metanol-Agua 760 mmHgx vs y

x

y

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 164

67

70

73

76

79

82

85

88

91

94

97

100

103

Metanol-Agua 760 mmHgT vs x,y

xy

X,Y

T(°

C)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Metanol vs Agua 585 mmHgx vs y

x

y

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 155

58

61

64

67

70

73

76

79

82

85

88

91

94

Metanol-Agua 585 mmHgT vs x,y

xy

x

T(°

C)

Sistema Metanol-Agua a 760 mmHgAntoine

GRAFICAS DE EQUILIBRIO NO IDEALES

A B C PT 101.325Metanol 16.5785 3638.27 239.5 KpaAgua 16.3872 3885.7 230.17

Van LaarA12 0.9014A21 0.5559

xa ϒA ϒB P°A P°B y=ϒaP°aXa/Pt T

0 2.46304897 1 351.381892 101.324905 0 99.99770.1 1.91015965 1.01304013 230.370412 62.8694717 0.434289924 87.130.2 1.57835703 1.04733844 188.231571 50.0143429 0.586423141 81.31170.3 1.36857504 1.09795559 165.73944 43.2971566 0.671582121 77.75180.4 1.23139367 1.16184083 150.700451 38.869825 0.732579648 75.141980.5 1.14015417 1.23699311 139.199663 35.5220933 0.783168403 72.99660.6 1.07951982 1.32202256 129.675547 32.7766172 0.828940481 71.10580.7 1.04017926 1.41590896 121.414188 30.4162171 0.872487188 69.370.8 1.01621469 1.51786303 114.056273 28.3314576 0.915119938 67.73940.9 1.00371388 1.62724402 107.400231 26.4606197 0.957504985 66.18721 1 1.74350944 101.324864 24.7661877 0.999998661 64.6989

Sistema Metanol-Agua a 585 mmHgAntoineA B C PT 77.99

Metanol 16.5785 3638.27 239.5 KpaAgua 16.3872 3885.7 230.17

Van LaarA12 0.9014A21 0.5559

xa ϒA ϒB P°A P°B y=ϒaP°aXa/Pt T

0 2.46304897 1 278.722515 77.9899947 0 92.81420.1 1.91015965 1.01304013 180.597713 47.7223364 0.442326534 80.14480.2 1.57835703 1.04733844 146.905977 37.7615226 0.594614903 74.44960.3 1.36857504 1.09795559 129.016751 32.5876535 0.67919902 70.97080.4 1.23139367 1.16184083 117.086399 29.1879377 0.739476605 68.42120.5 1.14015417 1.23699311 107.976907 26.6221214 0.789269914 66.32480.6 1.07951982 1.32202256 100.439718 24.5204114 0.834158225 64.47590.7 1.04017926 1.41590896 93.6954816 22.6572706 0.874754044 62.72080.8 1.01621469 1.51786303 88.0890508 21.1218115 0.91824477 61.17970.9 1.00371388 1.62724402 82.8290767 19.6929295 0.959392547 59.65751 1 1.74350944 78.0290336 18.399432 1.000500495 58.1962

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 10

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

Metanol-Agua a 585 mmHgx vs y

x

y

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 155

60

65

70

75

80

85

90

95

Metanol-Agua a 585 mmHg T vs x,y

XY

X,Y

t(°c

)

CONCLUSIONES

Los conocimientos adquiridos de equilibrio de fases, pueden aplicarse en cualquier lugar del mundo, por ejemplo en una destiladora de alcohol donde se necesite saber cuáles son las temperatura de ebullición del agua y del etanol, con el solo hecho de aplicar la ecuación de Antoine, modificando presiones, y de ésta manera como Ingenieros tenemos la idea de cómo trabajar en esas condiciones.

Ya que la destilación es uno de las operaciones de separación y purificación más utilizadas, el saber qué tipo de destilación podemos utilizar para las distintas características de operación y de las sustancias que trabajemos, es de suma importancia. Como ejemplo en la industria de alimentos, utilizar una destilación por arrastre de vapor para que los componentes no sufran daño, otro ejemplo en la industria cervecera o de alcohol, una destilación simple, o destilaciones simples sucesivas, pueden optimizar el proceso.

Finalmente, el saber trazar graficas de equilibrio de fases para darnos las bases de cómo funcionan los casos reales de destilación, también es de suma importancia, al igual que el método de Mc Thiele, que nos da la idea de diseño de las torres, que tan altas y grandes deben de ser, según el número de platos teóricos que se calculan.

Bibliografía:

http://www.ugr.es/~quiored/lab/oper_bas/dest.htm

http://operaciones-unitarias-1.wikispaces.com/Tipos+de+Destilacion

Manual del Ing. Químico, Perry

Yunus A. Cengel. Transferencia de Calor.