práctica 3 destilación 111111111

8/19/2019 Práctica 3 Destilación 111111111

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UELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRA

ESTRADA MATEOS SERGIO


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Objetivos

Concept !"

Desarrollar los conceptos para determinar la efciencia total y de un plato en la columna dedestilación con platos per orados.

Aplicar la metodología de trabajo para operar y optimizar la columna con una mezcla binaria a

re ujo total y a presión constante.P#oce$i%ent!"

Realizar los diagramas de equilibrio binario de los sistemas: metanol agua y etanol agua! comosolución ideal gas ideal y solución no ideal gas ideal.

"l alumno deber# complementar sus acti$idades con: mapas mentales! mapas conceptuales!ensayos! e%posiciones! utilización de paquetes como "%cel! po&er point! corel grafc! autocad!c'em cad! simuladores como aspen! pro ((! 'ysis! obtención de bancos de datos internacionales!'acer un estado del arte! poster científco! etc)tera.

Actit $in!"Desarrollar una actitud que implique una disciplina pro esional. Desarrollar 'abilidades dein$estigación para ubicar en re erencias las di erentes aplicaciones de destilación.

*oncretar su conocimiento al presentar algunas propuestas de inno$ación para esta pr#ctica.

Int#o$ cci&n teic!

Re' jo tot!"

*uando todos los $apores desprendidos en la parte superior de la columna son

condensados y de$ueltos a la misma como re ujo ! de modo que no se e%traeproducto destilado! se dice que la columna opera bajo re ujo total.

"$identemente! esta condición supone no e%traer producto de cola! y por tanto! no sepodr# introducir ning+n alimento en la columna. De este modo! la capacidad de lacolumna se anula! a pesar de que tiene lugar una separación defnida! que es adem#s lam#%ima posible para un determinado n+mero de pisos.

,ajo esta condición la cantidad de calor separada en el condensador por unidad dedestilado ser# infnita por ser nulo D! y por lo tanto! los puntos de di erencia y ! así como cualquiera de los polos intermedios -en el caso que los 'ubiera ! se situar#n adistancias infnitas por encima y debajo de las cur$as de $apor y líquido saturados. /acomposición del $apor que abandona un piso es id)ntica a la del líquido que rebosa delplatillo inmediato superior! lo cual supone que el n+mero de pisos para una separacióndada se 'ace mínimo en estas condiciones.


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Re ujo óptimo

0or +ltimo! la elección de la razón de re ujo óptima deber# basarse en un balance económico.*on orme se alcanza la relación mínima de re ujo! el n+mero de platos necesarios tiende ainfnito y! por tanto! la in$ersión y los gastos fjos tambi)n tienden a infnito. 0or otro lado losgastos de uncionamiento arrojan un $alor mínimo! ya que son mínimas las e%igencias delcondensador! la caldera y la bomba de re ujo. *on orme aumenta la relación de re ujo deber#

aumentarse el di#metro de la columna para mantener constante la producción! pero el n+merode platillos se reduciría. *omo consecuencia de ello! los gastos de in$ersión y fjos disminuyen alaumentar la relación de re ujo! pasan por un $alor mínimo y $uel$en a tender a infnito! parare ujo total! por ser entonces necesaria una columna de di#metro infnito.

/os gastos de operación tienden! de modo an#logo! 'acia infnito en condiciones de re ujo total!


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ya que las e%igencias del condensador! caldera y bomba de re ujo tienden tambi)n 'acia infnitopara una cantidad fnita de producto. De este modo! las cargas totales de la columna por unidadde peso de la alimentación deben pasar por el $alor mínimo entre dos $alores infnitos! con ormela relación de re ujo disminuye desde el re ujo total al re ujo mínimo para una separacióndeterminada.

Desti"!ci&n ! Re' jo Tot!" 1o 'ay producto ni de tope ni de ondo.

2e usa re ujo total:

3. *uando se necesita cambiar alg+n dispositi$o que est# allando en la línea de laalimentación! producto de ondo y4o tope! a corto plazo.

5. *uando el ni$el del líquido en el tanque disminuye 'asta cierto ni$el que podría pro$ocarque la bomba ca$ite.

6. *uando se presenta alguna difcultad para sacar el producto de ondo -ocasionado unainundación en la torre .

7. *uando el producto del destilado esta uera de especifcación.

/ínea de


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T!b"!s $e $!tos e(pe#i%ent!"es

81D(*" D" R"9RA**( 1:

Te%pe#!t #!

T) 7;T* 6<

T+ 66T0 7>T1 7>

T)2 6>T)) 6>T)* =;

T)+

7;

T3e#vi$o#

6<

PVAPOR4 25-678c% *

ρH 2 O@ 25 °C = 0.96P $e t#!b!jo425*, 678c% *

No $ep"!to

9:

Desti"!$o

3;;

- =;. =;/ =;

Resi$o

6<

Ín$ice $e#e;#!cci&n

Xpeso X%o"

P"!to - 3.67;> ;.=; ;.


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r#fca de las temperaturas en relación al tiempo transcurrido para alcanzar el equilibrio delsistema

; > 3; 3> 5; 5> 6; 6> 7; 7> >; >> ?; ?> =;5;

5>

6;

6>

7;

7>

>;

>>

?;

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=;

=>

plato? plato= plato< plato@ plato3;plato33 plato35 plato36 re ujo 'er$idoralimentacion condensador

Tie%po


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Sec enci! $e c?"c "os

X mol=

X peso P M METOH

X peso

P M METOH +

1− X peso

P M H 2O

X mol=

X peso P M METOH

X peso P M M ETOH

+1− X peso P M H 2 O

X moldestilado =

0.9932

0.9932

+ 1− 0.9918

= 0.8980

X mol plato 5 =

0.70

32

0.70

32+

1 − 0.70

18

= 0.8350

X mol plato 6 =

0.70

32

0.70

32+

1 − 0.70

18

= 0.7755

X mol plato 7=

0.7132

0.71

32 +1− 0.71

18

= 0.6923


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X molresiduo =

0.38

32

0.38

32+

1 − 0.38

18

= 0.0588

Pop= 0.5 kgcm2

P atm = 585 mmHg

| ¿ | = 760 mmHg P ¿

|¿|− Patm = 175 mmHg = 0.24 kgcm2

P man = P¿

Obtenci&n $e c #v! $e ope#!ci&n IDEAL

log 10 P0= A− B

t (ºC )+ C …… Ec !e Antoine

Donde 0B presión de operación CB Cemperatura! *A! ,! *B constantes

METANOL


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Componente B (Agua)

log 10 911.075 mmHg = 7.96681 − 1669.21t (ºC )+228

T e" = 105.357 ºC

2ecuencia de c#lculo para los $alores de [email protected]> E*

2i log 10 P0= A− B

t (ºC )+ C entonces P 0= 10

( A− Bt (ºC )+ C )

P A0= 10(

8.0724 − 1574.9969.2448 +238.8 )= 911.045 mmHg

PB0 = 10

(7.96681 − 1669.2169.2448 + 228 )= 224.493 mmHg

#= P T − P B0

P A0− P B

0

# A=911.075 − 224.493

911.045 − 224.493= 0.9999

$= P A

0∗ #

PT

$ A=911.045 ∗ .0999

911.075 = 0.9999

TC= P!


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/15*- [email protected] 675.;66 ;.>


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; ;.3 ;.5 ;.6 ;.7 ;.> ;.? ;.= ;.< ;.@ 3?>

=;

=>

3;;

3;>

33;

t $s % t $s y

X B

Te%pe#!t #!


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;.3

;.5

;.6

;.7

;.>

;.?

;.=

;.<

;.@

3

X

B


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Dise o $e c #v! $e ope#!ci&n NO IDEAL

2uponiendo F AB;.3*#lculo de los coefcientes de acti$idad

% A= e

A

(1+

( A

B )( #

1− #))2

% B= e

B

(1+(B A)(1− # # ))2

Donde:AB;.@;37,B;.>>>@ Hbtenidos de Ianual de practicas pag.=

% A= e

0.9014

(1+ (0.90140.5559 )( 0.11− 0.1))2

= 1.910

% B= e

0.5559

(1+(0.55590.9014 )(1− 0.10.1 ))2

= 1.013

2e calcula la temperatura mediante esta ecuación que obedece a una mezcla real.

% A∗ P A∗ # A PT

+% B∗ P B∗ #B

PT = 1

1.910∗10(8.0724 − 1574.99

T +238.8)∗0.1

911.075 +1.013∗10

(7.96681 − 1669.21T +228

)∗(1− 0.1 )

911.075 = 1


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T41*5*+>C

*alculando 0resiones de cada componente.

log 10 P A0= 8.0724 − 1574.99

92.23 + 238.8

P A0 = 2063.26 mmHg

log 10 P B0= 7.96681 − 1669.21

92.23 + 228

PB0= 567.904 mmHg

# A= p− % B∗ PB0

% A∗ P A0− % B∗ P B

0

# A= 911.075 − 1.013 ∗567.904

1.91∗2063.26 − 1.013∗567.90= 0.099

$ A=% A∗ P A

0∗ # A

P

$ A=2063.26 ∗1.91∗0.099

911.075 = 0.4282

X! 7!%! ! 7!%! b T< C=

P! 636=. @3;. ;25) 3.@3;5 3.;363 @5.5 5;?3.5;@ >?=.5?? ;.76525* 3.>=@= 3.;7=7


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25, 3.5637 3.3?5; =@.@7 36>3.@;3>

6>3.?36= ;.=6;<

25- 3.37;> 3.56=3 ==.=< 357@.>>>7

653.>733 ;.=.< 33?7.65=7

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251 3.;;63 3.?5=5 =;.== @?>.7>;7 575.=5) 3 3.=76> [email protected]> @33.=3>6 555.>765 3.;;;3


16/20

; ;.3 ;.5 ;.6 ;.7 ;.> ;.? ;.= ;.< ;.@ 3?>

=;

=>

3;;

3;>

33;

C $s F C $s G

X B

Te%pe#!t #!


17/20

; ;.3 ;.5 ;.6 ;.7 ;.> ;.? ;.= ;.< ;.@ 3;

;.3

;.5

;.6

;.7

;.>

;.?

;.=

;.<

;.@

3

F

G


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*#lculo de la efciencia de la columna

&TC = 'ET − 1

'P( 100

1"CB 6 etapas teóricas

10RB 36 etapas teóricas

&TC = 313∗100 = 23.07

*#lculo de la efciencia de un plato. "fciencia de Iurp'ree.

0ara la ase $apor y líquida:

& M) = $n− $n + 1

$n¿−

$n + 1∗100

& M*= #n− 1− #n #n− 1− #n

¿ ∗100

0lato 7 C7B=7 *

P A°

= 108.0724 − 1574.99

238.8 + 74 = 1307.628

PB° = 107.96681 −

1669.21

228 + 74= 338.5664


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#A= PT − PB °

PA ° − PB °= 911.075 − 338.55664

1307.628 − 338.5664= 0.59

$A= PA ° #A PT

= 1307.628 ∗0.59911.075

= 0.84

0ara yJB;.@6

0lato > C>B== *

P A°= 108.0724 −

1574.99

238.8 + 77= 1216.46

PB° = 107.96681 −

1669.21228 + 77 = 311.883

#A= PT − PB ° PA ° − PB ° =

911.075 − 311.8831216.46

= 0.6623

$A= PA ° #A PT

= 1216.46 ∗0.6623911.075

= 0.8838

0ara %JB;.=<

& M) =0.84 − 0.88380.93 − 0.8838 ∗100 = 94.8 & M* =

0.59 − 0.66230.59 − 0.78 ∗100 = 38.05

T!b"! $e Res "t!$os

NET EFcienci!

Co" %n!

EFcienci!P"!tos


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CONCLUSIONES

En "! p#?ctic! e;ect !$! %e$i!nte #e' jo tot!" se co%p#ob&%e$i!nte "! teo# ! co%o t#!b!j! "! to##e $e $esti"!ci&n p!#! po$e#$ete#%in!# "! eFcienci! $e "os p"!tos H e "! con;o#%!n %e$i!nte

"!s p#opie$!$es FsicoH %ic!s $e "!s s st!nci!s con "!s H e set#!b!j& po$e# obtene# n! eFcienci! &pti%! p!#! e" p#oceso p!#!"os p#o$ ctos H e se H ie#en %e$i!nte "! e(pe#i%ent!ci&n5

Me$i!nte e" $i!7#!%! $e ' jo se conoci& ! $et!""e "!s p!#tes H econ;o#%!n n $esti"!$o# p!#! po$e# ope#!# $e n! %!ne#!eFciente s!be# H J es "o H e c!$! p!#te $e" eH ipo #e!"iK! $ent#o$e "! ope#!ci&n5

Los objetivos est!b"eci$os se c %p"ie#on %e$i!nte "! p#?ctic!#e!"iK!$! po$e# $ete#%in!# "! eFcienci! tot!" $e" $esti"!$o#

Est#!$! M!teos Se#7io

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