practica 2. rectificacion por lotes.docx

8/9/2019 PRACTICA 2. RECTIFICACION POR LOTES.docx

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERAQUMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

LABORATORIO DE OPERACIONES DESEPARACIN POR ETAPAS

PRCTICA 2RECTIFICACIN POR LOTES DE UNA MEZCLA BINARIA

INTEGRANTES:

Covarrubias Mrquez Norma Paola Gmez Pineda Gabriel Guadalupe Morgado Snchez Diego Armando N ez Garc!a Na"alia Gabriela

#r"iz Morales Abraham

GRUPO: $%M&'

EQUIPO: 5

FECHA DE ENTREGA: ( de )nero del *+,-


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PRCTICA 2RECTIFICACIN POR LOTES DE UNA MEZCLA

BINARIA

Ob !"#$%&Desarrollar los conocimien"os para comprender el .enmeno de la separacinde l!quidos vol"iles/ por medio de la des"ilacin de una mezcla binaria en unacolumna adiab"ica de rec"i0cacin por lo"es/ combinando 1 comparando losresul"ados e2perimen"ales con los "ericos calculados a par"ir de la ecuacin de3a1leigh 1 poder predecir los "iempos de operacin/ las masas 1concen"raciones ob"enidas4#bservar una conduc"a adecuada duran"e la realizacin de la prc"icae2hibiendo una disciplina pro.esional4 3ealizar una inves"igacin en lasre.erencias disponibles sobre las di.eren"es aplicaciones del proceso dedes"ilacin4

M'()% "!*(#)%Destilacin en disc ntin!

5a des"ilacin por lo"es es una operacin que no ocurre en es"ado es"able/ debido aque la composicin de la ma"eria prima cargada var!a con el "iempo4 5as primeras"razas ob"enidas son ricas en el compues"o ms vol"il/ pero a medida que procedela vaporizacin el con"enido de es"e compues"o va disminu1endo4 5o an"erior se vere6e7ado en el aumen"o de la "empera"ura de "odo el sis"ema de des"ilacin/debido a que en el recipien"e se concen"ran los componen"es menos vol"iles4

8na operacin en discon"inuo es ben90ca s!:

,4 5a can"idad de ma"eria prima a des"ilar es demasiado peque a como pararealizar una operacin en con"inuo4 5as principales limi"aciones se dan enlos equipos que requieran una capacidad m!nima de operacin como lasbombas/ in"ercambiadores de calor/ "uber!as e ins"rumen"acin4

*4 5os requerimien"os de operacin de la plan"a oscilan en gran medida debidoa las carac"er!s"icas de la alimen"acin 1 el volumen a mane7ar4 5os equipospara des"ilacin por lo"es o.recen ma1or 6e2ibilidad operacional que los

equipos que "raba7an en con"inuo4$4 Se desea u"ilizar el equipo de des"ilacin para aplicar a diversasrecuperaciones de produc"os4

&4 )l produc"o principal posee peque as can"idades de impurezas4 Para lossis"emas de des"ilacin por lo"es aparecen diversas con0guraciones quede0nen "an"o el .enmeno como la .orma de modelar la operacin/ lascuales son:

Des"ilacin simple sin re6u7o Des"ilacin con re6u7o cons"an"e Des"ilacin con re6u7o variable


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Des"ilacin con re6u7o ;columna de enriquecimien"o?hiele:

5as columnas de des"ilacin por lo"es con re6u7o pueden ser operadas de dosmaneras:

+, R!)"#-)')#*. )%. (!/0 % )%.&"'."!: cuando la relacin de re6u7o es unparme"ro es"ablecido/ el cambio en la composicin del rehervidor har que lacomposicin del des"ilado var!e en el "iempo4 5a rec"i0cacin u"ilizando re6u7ocons"an"e .unciona de .orma anloga a la des"ilacin simple@ no obs"an"e/ usar elre6u7o hace que la disminucin en la composicin del des"ilado sea ms len"a45a represen"acin de es"e caso sobre el diagrama de McCabe>?hiele .ue descri"opor Smo er 1 3ose/ se presen"a en la 0gura siguien"e:

5a carga inicial del equipo se carac"eriza por "ener una composicin de 2 Bo 1 parados e"apas "ericas la composicin 2 Do del des"ilado ser/ la l!nea de operacinvendr dada por:

Despu9s de un "iempo la composicin en el rehervidor caer a 2 B, 1/ man"eniendocons"an"e el re6u7o/ la composicin de cabeza disminuir has"a alcanzar un valorde 2 D, 4 5a l!nea de operacin para es"e ins"an"e de "iempo ser:


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Como se puede observar en la 0gura $4&/ no es convenien"e la operacin a re6u7ocons"an"e debido a que la composicin del des"ilado var!a con el "iempo4

2, R!)"#-)')#*. )%. (!/0 % $'(#'b1!: u"ilizando una relacin de re6u7o variablese puede evi"ar que la composicin de la cima de la columna disminu1a con el"iempo/ pero a un cos"o energ9"ico e2"ra debido a que se incremen"an los

requerimien"os de calor 1 el "iempo de operacin de la "orre43ealizando un paralelo con el e7emplo cuali"a"ivo de rec"i0cacin con re6u7ocons"an"e/ se ve en la 0gura que para el mismo nmero de e"apas la composicinde cima se man"iene cons"an"e si el re6u7o se incremen"a4

Para el "iempo cero la l!nea de operacin es:

para el "iempo pos"erior/ cuando el re6u7o pasa de ser 3 a 3 , se "iene:

Se pueden u"ilizar el "an"eo 1 error e2perimen"al o el m9"odo McCabe>?hiele para

es"imar la variacin del re6u7o que permi"a man"ener la concen"racin de cimacons"an"e/ es"o se ampl!a en el procedimien"o en la seccin de iniciacin de laoperacin4

D!&'((%11% ! 3!(#4!."'1% OPERACIN A REFLU&O TOTAL


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eri0car que la columna es"9preparada para operar comocolumna de rec"i0cacin/ es

decir/ que en las bridas de las"uber!as superiores del hervidor/

es"9n bien colocados losaccesorios "ipo ocho4

eri0car que "odos los "anquesacumuladores de des"ilado

es"9n vac!os/ si es necesario/vaciar la posible acumulacinde condensado de prc"icas

an"eriores4

eri0car que el hervidor es"9cargado ms o menos a "res

cuar"os/ 1 "omar mues"ra de lamezcla para veri0car su

concen"racin inicial ;Eo


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Previamen"e se debe de"erminarel valor de la relacin de re6u7o

;3oI5GD


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C%("! + Kh ;cm< ;5< ;g cm$< LEpeso Emol3esiduo EH *$ $, +4' $* 4- +4+$-,

Des"iladoED

+4 ('- - +4&*+'

C%("! 2 Kh ;cm< ;5< ;g cm$< LEpeso Emol3esiduo EH *$ $, +4' $ +4+$*'

Des"iladoED

+4 -$& (- +4-&

C%("! 6 Kh ;cm< ;5< ;g cm$< LEpeso Emol3esiduo EH *$ $, +4' - ( +4+*

Des"iladoED

+4 $*$ $4- +4 &-

3)=58O# ?#?A5 C#3?)S D) D)S?%5AD#

? ; C< , * $

?, + * & -

?* * $ & ((

?$ $ * (( (&

?& * (' (

?- * * *( *(

? * * * * ?( ( (& (, (+

? *( * * *

?' &, * $ &

?,+ *$ *$ *$ *$

?,, *& $ $& $*

?3 ((4- ( 4& +4& +4(

P +4'+ +4'+ +4'+ +4'+

CLCULOS,4 Desarrollar las gr0cas de equilibrio de la solucin binaria )"anol>Agua/ con la

ecuacin de an 5aar ;coe0cien"es de ac"ividad en mezclas binarias< a unapresin de - - mmJg4


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+ +4, +4* +4$ +4& +4- +4 +4( +4 +4' , ,4,+

+4,

+4*

+4$

+4&

+4-

+4

+4(

+4

+4'

,

,4,

Composicin 2/1 )"anol>Agua

*4 Con los da"os ob"enidos en la operacin a 3e6u7o "o"al/ calcule el nmerom!nimo de e"apas "ericas ;N)?


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Con es"a in.ormacin 1 el mismo diagrama/ sabemos que el Nmero de Pla"os ?ericos ;NP?< son "res4Por lo "an"o4

Ec= NPT NPR

100 = NET 1

NPR 100 =

3 116100 = 12.5

$4 Para la operacin de rec"i0cacin a re6u7o cons"an"e/ con los da"ose2perimen"ales/ de"ermine la pendien"e de la rec"a de operacin 1 gr0camen"eel Nmero de )"apas ?ericas de operacin4

CORTE +

Lo= 0.23 L

min

D= V =

.382 L10 min

R1 = Lo

D=

0.23

0.038

CORTE 2

Lo= 0.23 L

min

D= V =

.460 L10 min

R2 = Lo

D=

0.23

0.046

CORTE 6

Lo= 0.23 Lmin

D= V =

.460 L10 min

= 0.046


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R3 =

Lo D

=0.23 L

min

0.046 Lmin

= 5 Jaciendo un promedio de los re6u7os

ob"enidos:

R= 5.3403

Promediando las composiciones de los des"ilados:

X D= 0.5418

De la ecuacin de la Qona de )nriquecimien"o4

yn+1 = R

R+1 X n+ X D R+1

b LOZE=

0.5418

5.3403 +1 =0.0854

Con b LOZE 1 el pun"o E D/ en la gr0ca de vs E/ ubicar la ordenada al

origen calculada 1 "razar una l!nea rec"a que una ese pun"o con el pun"o dondeED "oque a la l!nea de operacin/ despu9s/ aplicar el m9"odo McCabe>?hiele parade"erminar el Nmero de Pla"os ?ericos4

Por lo "an"o4

Ec=

NPT NPR

100 = NET 1

NPR 100 =

3 116100 = 12.5

&4 Calcule el "iempo de des"ilacin ;"< 1 la composicin promedio en cada cor"e dedes"ilado 1 comprelos con el "iempo real ob"enido4

X Dprom= F Z f W X W

F W

F = W + D W

= F D


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F Z f = W X W + D X D

F Z f =( F D) X W + D X D

F Z f = F X W D X W + D X D

F Z f F X W = D X W + D X D

F (Z f X W )= D( X D X W )

F =

D X D X W Z f X W

CORTE +

D= 0.0382 L

min60

minh

0.8795

gcm

31000 cm

3

1 L 1 Kg

1000 g = 2.02 Kg

h

D=2.02 Kg

h

(0.4209 46 +0.5791 18 ) Kg Kmol

= 0.0678 Kmol

h

F = 0.0678 Kmol

h 0.4209 0.0351

0.0372 0.0351 =12.4558 Kmol

h

Del alance Global ?o"al de Ma"eria4

F = W + D

W = F D= (12.4558 0.0678 ) Kmol

h = 12.388 Kmol

h

Por lo "an"o4


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X Dprom=

12.4558 Kgh

0.0372 12.388 Kgh

0.0351

12.4558 Kgh

12.388 Kgh

= 0.42

Para el "iempo

t = R+

1

V (W 0 W t )

V = 31 L0.9832

gc m

31000 c m

3

1 L 1 Kg

1000 g = 30.4792 Kg

t =

6.0209 +130.4792 Kg

(12.4558 Kgh 12.388 Kgh )= 0.0156 h 1

CORTE 2

D= 0.046 L

min 60 min

h 0.8534

gc m

3 1000 c m

3

1 L 1 Kg

1000 g = 2.35 Kg

h

D=

2.35 Kgh

(0.54 46 +0.46 18 ) Kg Kmol

= 0.0709 Kmolh

F = 0.0709 Kmol

h 0.54 0.0329

0.0372 0.0329 =8.3612 Kmol

h


F = W + D

W = F D= (8.3612 0.0709 ) Kmol

h = 8.2903 Kmol

h

Por lo "an"o4


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X Dprom =

8.3612 Kgh

0.0372 8.2903 Kgh

0.0329

8.3612 Kgh

8.2903 Kgh

= 0.54

Para el "iempo

t = R+

1

V (W 0 W t )

V = 31 L0.9838

gc m

31000 c m

3

1 L 1 Kg

1000 g = 30.4978 Kg

t =

5 +130.4978 Kg

(8.3612 Kgh 8.2903 Kgh )= 0.0139 h 1

CORTE 6

D= 0.046 Lmin60

minh 0.8323

gc m

31000 c m

3

1 L 1 Kg

1000 g = 2.30 Kg

h

D=

2.30 Kgh

(0.6645 46 +0.3355 18 ) Kg Kmol

= 0.0628 Kmolh

F = 0.0628 Kmol

h 0.6645 0.0286

0.0372 0.0286= 4.6435 Kmol

h


F = W + D

W = F D= (4.6435 0.0628 ) Kmol

h = 4.5807 Kmol

h


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Por lo "an"o4

X Dprom=

4.6435 Kgh

0.0372 4.5807 Kgh

0.0286

4.6435 Kg

h

4.5807 Kg

h

= 0.6645

Para el "iempo

t = R+

1

V (W 0 W t )

V = 31 L0.9858

gc m

31000 c m

3

1 L 1 Kg

1000 g = 30.5598 Kg

t =

5 +130.5598 Kg

(4.6435 Kgh 4.5807 Kgh )= 0.0123 h 1

TABLA DE RESULTADOS

NPT E) R!/0

%T%"'1

$ ,*4-

L

R!/0%

C%.&"'."!

$ ,*4-

L

R!/0 % )%.&"'."!

C

F

8 9

4%17;agua4 Se opero a re6u7o "o"al 1 a re6u7o cons"an"e realizando "res cor"es4 5as mues"ras .ueron some"idas a en.riamien"o para ob"ener su densidad a *-RC4 Con el 0n de no desperdiciar los ma"eriales/ en es"e caso la mezcla alimen"ada se

reu"ilizo 1 .ue cap"ada en el recipien"e correspondien"e pos"erior a su uso4 ?omar las precauciones per"inen"es al mues"rear/ 1a que el produc"o sale a una

elevada "empera"ura4

Conclusin

5a des"ilacin por lo"es se emplea ba7o condiciones especiales dealimen"acin/ 1a que "iene una capacidad peque a de carga 1adems permi"e impurezas que no a.ec"an al equipo como lo har!a enuna des"ilacin con"inua4


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)n base a los resul"ados ob"enidos:

Se ob"uvieron ?3)S pla"os "ericos/ 1 con es"o resul"a que si loscomparamos con los ins"alados podemos no"ar que la columna sobrepasalos requerimien"os que sa"is.acen las necesidades que es"e procesorequiere4 Al "ener "an pocos e"apas "ericas la e0ciencia de la columnaresul"a demasiado ba7a4

)s posible es"ablecer que las relaciones de re6u7o 7uegan un papelimpor"an"e para de"erminar la can"idad de e"apas "ericas 1 es as!/ 1a quesi la relacin de re6u7o es grande/ el nmero de e"apas "ericas disminuir/es por eso que si se desea aumen"ar la can"idad de e"apas/ la relacin dere6u7o deseable es la que se acerque a la unidad para aumen"ar la can"idadde des"ilado 1 de es"e modo la e0ciencia de la columna ser ma1or 1a que alas condiciones que "raba7amos/ "an"o en la alimen"acin como en laoperacin/ logro el ,*4-L de e0ciencia4

Se logr el ob7e"ivo de es"a operacin uni"aria/ 1a que se aumen"o lacomposicin del componen"e ms vol"il de la mezcla binaria alimen"ada enambos casos ;re6u7o "o"al 1 re6u7o cons"an"e0!? N%(4' P'%1'

B#b1#%@(' '

Marco An"onio N ez )squer/ T#peraciones 8ni"arias %U/ 8niversidad deSonora/ ,'&*4

h""p: operaciones>uni"arias>,4Hi ispaces4com ?iposVdeVDes"ilacion

TDes"ilacin Discon"inuaU

h""p: labora"oriodeoperacionesuni"arias*40les4Hordpress4com *++' ,+ des"ilacion>discon"inua>rec"i0cacion>de>e"anol4pd.

5abora"orio de Procesos Wu!micos/ #peraciones 8ni"arias %%/ TPrc"icaDes"ilacin por 5o"eU/ %ns"i"u"o 8niversi"ario de ?ecnolog!a TAlonso GameroU/Minis"erio del Poder Popular para la )ducacin Superior/ 3epblica

olivariana de enezuela4
http://operaciones-unitarias-1.wikispaces.com/Tipos+de+Destilacionhttp://laboratoriodeoperacionesunitarias2.files.wordpress.com/2009/10/destilacion-discontinua-rectificacion-de-etanol.pdfhttp://laboratoriodeoperacionesunitarias2.files.wordpress.com/2009/10/destilacion-discontinua-rectificacion-de-etanol.pdfhttp://laboratoriodeoperacionesunitarias2.files.wordpress.com/2009/10/destilacion-discontinua-rectificacion-de-etanol.pdfhttp://laboratoriodeoperacionesunitarias2.files.wordpress.com/2009/10/destilacion-discontinua-rectificacion-de-etanol.pdfhttp://operaciones-unitarias-1.wikispaces.com/Tipos+de+Destilacion


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h""p: labora"oriodeprocesosquimicos40les4Hordpress4com *+,, +- des"ilacion>por>lo"es4pd.

Chems"a"ions/ )urope GmbJ/ TDes"ilacin .raccionada por lo"esU4

h""p: HHH4chems"a"ions4eu 0leadmin userXupload ?u"orial CS)>?>=rac"ional a"chDis"illa"ionX)S4pd.
http://laboratoriodeprocesosquimicos.files.wordpress.com/2011/05/destilacion-por-lotes.pdfhttp://laboratoriodeprocesosquimicos.files.wordpress.com/2011/05/destilacion-por-lotes.pdfhttp://www.chemstations.eu/fileadmin/user_upload/Tutorial/CSE-T-FractionalBatchDistillation_ES.pdfhttp://www.chemstations.eu/fileadmin/user_upload/Tutorial/CSE-T-FractionalBatchDistillation_ES.pdfhttp://laboratoriodeprocesosquimicos.files.wordpress.com/2011/05/destilacion-por-lotes.pdfhttp://laboratoriodeprocesosquimicos.files.wordpress.com/2011/05/destilacion-por-lotes.pdfhttp://www.chemstations.eu/fileadmin/user_upload/Tutorial/CSE-T-FractionalBatchDistillation_ES.pdfhttp://www.chemstations.eu/fileadmin/user_upload/Tutorial/CSE-T-FractionalBatchDistillation_ES.pdf

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