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INFORME DE PRÁCTICAS
Asignatura I
Título: DESTILACIÓN DE UNA MEZCLA BINARIA
Autor: Grupo 6
Grupo:
Fecha del informe: 31 de mayo de 2014
ÍNDICE
1. RESUMEN................................................................................................................ 3
2. OBJETIVO................................................................................................................
**3. Fundamento teórico............................................................................................... 6
- Material necesario y PROCEDimiento.................................................................
- Resultados experimentales..................................................................................
- CONCLUSIONES................................................................................................... 46
- nomenclatura........................................................................................................ 48
- BIbliografía............................................................................................................ 50
- ANEXO…………………………………………………………………………………….**
REsumen
En la presente práctica se ha realizado el estudio de la destilación de una mezcla binaria de tolueno-ciclohexano, para la cual se ha utilizado una columna de rectificación empacada, de 1 m de altura y 3cm de diámetro. La presión de operación ha sido de 1atm utilizando. Se han utilizado distintos reflujos y se ha examinado la influencia de este parámetro en las variables del proceso (grado de separación, número de platos y unidades de trasferencia, coeficiente global volumétrico…)
La solución se introdujo al hervidor parcial, al cual se le especifico una potencia determinada, lo que implica que el vapor de cabezas sea siempre constante, 7.17 mol/h. El vapor asciende por la columna, enriqueciéndose en el componente más volátil, hasta llegar al condensador, devolviendo parte del flujo como reflujo al destilador.
Cuando las temperaturas de la columna, tanto en el fondo como en el tope se mantenían constantes después de un determinado tiempo, se tomaron las muestras respectivamente. Dichas muestras se analizaron con un refractómetro obteniendo la composición del ciclohexano en la cabeza y fondo de la columna para distintas relaciones de reflujo.
Se ha operado desde condiciones de reflujo mínimo (1/50) hasta relaciones de reflujo total (50/1).
A partir de los datos de reflujo mínimo, se ha calculado el flujo de líquido inherente que de por si condensa y cae por la columna, siendo este de 3.8 mol/h. Este valor intrínseco de las condiciones de la columna fue añadido al líquido que se devuelve al proceso como reflujo, lo que permitió calcular la relación de reflujo real a la que operaba el proceso.
Sin embargo , debido a las perdidas caloríficas que presentó el sistema, la alimentación no entraba saturada a la columna lo que ha provocado que el análisis de todos los objetivos mencionados con anterioridad únicamente hayan podido ser realizados para relaciones de reflujo altas como fueron 10/1, 15/1, 20/1 y 50/1.
En primer lugar, se ha analizado la relación del grado de separación con el reflujo y se ha podido determinar de esta manera que a mayores relaciones de reflujo se alcanzaba un mayor grado de pureza en el destilado, pero en contraposición, se conseguía una menor cantidad del mismo.
En el caso de reflujo bajo con fue 1/30 se consiguieron 6.8 mol/h de producto cuya composición era 0.44 (mol/mol). Sin embargo, para un reflujo más alto como fue 50/1 se obtuvieron 0.22 mol/h con una composición de 0.996 (mol/mol).
Para calcular el número de platos se ha empleado el método de Mc Cabe Thiele de donde se obtuvieron 6, 6, 8 y 11 platos respectivamente, de esta forma se ha podido observar que un aumento del reflujo conllevaba un incremento del número de platos.
Esta dependencia también se ha manifestado en el número de unidades de trasferencia, consiguiendo así valores de 6.36,7.23, 9.47 y 19.74 respecto a la fase gas.
Por último, se ha examinado la relación del flujo de líquido con el coeficiente global volumétrico, el cual también ha mostrado un comportamiento favorable al aumento del reflujo, ya que esto implica un aumento del área de trasferencia, consiguiendo como resultado los siguientes valores 25.65 mol/m 3 ·s, 29.156 mol/m^3 ·s, 38.194 mol/m3·s y 79. mol/m 3 ·s. Se concluye que el proceso presento un alto grado eficacia.
nueva mezcla que posteriormente deber ser separada a menos que esta nueva solución sea útil directamente. En el caso de la destilación esto no sucede porque no se añade ninguna sustancia adicional al sistema.
EquilÍbrio lÍquido- vapor
Entre las fases presentes existe un contacto que permite la transferencia de masa entre ellas. Aunque ambas tengan los mismos componentes, hay un gradiente de composiciones que provoca dicha transferencia. Existe un equilibrio entre fases debido a que mientras el líquido se encuentra en su temperatura de burbuja, el vapor está en su temperatura de rocío. De esta manera, existe un transferencia de masa entre el vapor que se ha evaporado del líquido y el líquido que se condensa del vapor.
Para lograr un buen contacto entre las fases se emplean platos, lo cuales están distribuidos a lo largo de la columna .Teniendo en cuenta las condiciones de temperatura y presión a la que se da el cambio de fase de líquido a vapor y viceversa, se puede establecer el equilibrio liquido vapor de una mezcla.
El equilibrio entre los componentes que están en la mezcla inicial se suelen dar a conocer en diagramas presión-composición (del componente más volátil), temperatura- composición o composición del vapor-composición del líquido.
Figura 1. Diagrama temperatura composición.
Cuando el líquido comienza a hervir a temperatura T 1 (punto B), el primer vapor formado tiene una composición y 1 y está por consiguiente en su punto de rocío. En este punto, el vapor es rico en componente ligero. A medida que la temperatura se incrementa, se evapora más componente pesado. La cantidad de vapor formado se incrementa, pero la fracción molar de componente ligero en el vapor y en el líquido disminuye. A temperatura T2, la composición del líquido es x 2 y la composición del vapor y (^) 2. Algo de la carga inicial es ahora vapor y algo líquido. Un posterior incremento de la temperatura a T 3 vaporizará el resto de líquido. La composición del vapor será ahora x (^) 1, y la última gota de líquido
vaporizado tendrá una composición x3. El líquido siempre se moverá a través de su curva de punto de burbuja mientras que el vapor se moverá siempre a través de su curva de punto de rocío. Entonces, en destilación, el punto de burbuja del líquido está siempre en equilibrio con el punto de rocío del vapor.
Cuando se trata de disoluciones ideales, como la dispuesta en la figura 1, se pueden construir los diagramas mencionados anteriormente a partir de las presiones parciales de los componentes puros. Este comportamiento ideal se da en mezclas donde sus componentes son similares entre sí. Este tipo de disoluciones sigue la ley de Raoult, según la cual la presión de vapor de cada componente es igual al producto de la fracción molar de dicho componente en la fase liquida por la presión parcial de éste a la misma temperatura:
