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Practica de rectificación continúa del laboratorio de prosesos de separación por etapas
Tipo: Ejercicios
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La rectificación es la forma más importante de desarrollar la destilación y de diferencia de las otras formas en que parte del vapor formado y condensado se devuelve al sistema como líquido, produciendo una corriente denominada reflujo, que provoca una mejora en la separación.
En la rectificación al realizarse condensaciones y vaporizaciones sucesivas puede conseguirse un sustancial incremento del contenido del componente más volátil en la fase vapor. El equipo utilizado para ello se denomina columna de rectificación y en ella se ponen en contacto en contracorriente una fase líquida descendente y una fase vapor ascendente. El equipo consta básicamente de una columna cilíndrica con un caldero en su base, en el que hierve continuamente la mezcla a separar generando el vapor que ascenderá hasta la parte superior de la columna.
Esquema de una columna de rectificación de pisos
CORRIENTE TEMPERATURA (°C) DENSIDAD^ (^ 𝒄𝒎𝒈𝟑)^ % ROTAMETRO %PESO
Reflujo 35 0.96 12 0. Alimentación 37 0.95 60 0. Destilación 30 0.86 10 0. Residuo 38 0.96 76 0.
PLATO TEMPERATURA (°C) DENSIDAD^ ( (^) 𝒄𝒎𝒈𝟑) %W %mol 1 30 0.86 0.72 0. 2 33 0.865 0.70 0. 3 30 0.885 0.62 0. 4 27 0.91 0.51 0. 5 32 0.92 0.45 0. 6 33 0.93 0.40 0. 7 33 0.945 0.32 0. 8 35 0.95 0.28 0. 9 35 0.955 0.24 0. 10 35 0.955 0.24 0. 11 36 0.96 0.21 0. 12 36 0.96 0.21 0. 13 35 0.955 0.24 0. 14 35 0.97 0.15 0. 15 36 0.94 0.33 0. 16 37 0.95 0.25 0. 17 38 0.96 0.185 0.
PMMETANOL=PMA= 32 g/mol PMAGUA= PMB =18 g/mol
Convirtiendo el %w a %mol de cada plato
Cálculo para la 1° corrida
𝑋 =
( 0.^72 (^32) 𝑚𝑜𝑙𝑔
) + ((^1 −^0.^72 ) (^18) 𝑚𝑜𝑙𝑔
)
𝑋 =^ =^0.^5912 %𝑚𝑜𝑙
𝑋𝐴 𝑃𝑀𝐴 ( (^) 𝑃𝑋𝑀𝐴𝐴) + ((^1 𝑃^ −𝑀^ 𝐵𝑋 𝐴)
1.- Cálculos para realizar las gráficas de equilibrio de la solución binaria metanol-agua a una presión de 1.3 kg/cm^2.
Ecuación de Antoine
𝑙𝑛𝑃[𝐾𝑝𝑎] = 𝐴 −
Constantes de Antoine en KPa
Componente A B C Metanol 16.5785 3638.27 239. Agua 16.3872 3885.7 230.
PT=1.3 kg/cm^2 = 127.486 KPa
Ecuación de Van Laar en forma binaria
ln 𝛾 1 = 𝐴 12 (
2
ln 𝛾 2 = 𝐴 21 (
2
Cálculos para la primera corrida:
(0.9014( (^) (0.9014)(0)+(0.5559)(1)(0.5559)(1) )
2 ) = 2.
(0.5559( (^) (0.9014)(0)+(0.5559)(1)(0.5559)(0) )
2 ) = 1
Calculando la temperatura en °C
𝐵𝑀𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 𝑇[°𝐶]+𝐶𝑀𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 (^) ) (𝑋 1 )
𝑃𝑇^ +
𝐴𝐴𝑔𝑢𝑎− (^) 𝑇[°𝐶]+𝐶𝐵𝐴𝑔𝑢𝑎𝐴𝑔𝑢𝑎 ) (𝑋 2 )
𝑃𝑇^ = 1
Gráficas obtenidas:
GRÁFICA 1
Cálculo de los flujos reales como mezcla:
(%𝑅𝑜𝑡𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜)( (^) 𝑚𝑖𝑛 𝑙 𝑎𝑙 100%) 100
Corrección de rotámetro por cambio de densidad:
𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠 𝑚𝑖𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 =
Dónde:
𝜌𝑓 = 8.02 (^) 𝑐𝑚𝑔 3 𝜌 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑓𝑙𝑢𝑗𝑜 𝐿𝑒𝑐𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
√7.08 ∗ 𝜌𝜌𝑓 − 𝜌
𝐺𝑉𝐴𝑙𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛 =
Conversión de Gv a Gm:
Con ayuda de la gráfica 3
𝑋𝐴 = 0. 𝑌𝐴 = 0.
F = YA − XA
F = 0.45 − 0.
F = 0.
𝐷 = 𝑍𝐴 − 𝑋𝐴
D = 0.16 − 0.
D = 0.
𝐹 → 0. 𝐷 → 0. Alimentación → 2.
𝐷 =
Cálculo de entalpias
Cp ( Kcal/Kmol °C) ^ ( Kcal/Kmol °C) METANOL 19.38 8415 AGUA 18 9718
Mediante la gráfica 4 obtenemos los siguientes datos:
𝑍𝑓 = 0. 𝑡𝑅@𝑧𝑓 = 102.5 °𝐶 𝑡𝐵@𝑧𝑓 = 90.5 °𝐶
Línea de alimentación:
𝑌 =
Graficamos y mediante la gráfica 5 obtenemos NET
𝑁𝐸𝑇 = 2
𝑁𝑃𝑇 = 𝑁𝐸𝑇 − 1
𝑁𝑃𝑇 = 2 − 1 = 1
𝐸 = 𝑁𝑃𝑇𝑁𝑃𝑅 ∗ 100
𝐸 = 171 ∗ 100 = 5.88 %
Consumo de vapor experimental
Del tanque de condensados se obtuvieron los siguientes datos:
H = Altura = 50 cm d = Diámetro = 40 cm θ = Tiempo = 5 min Δh = 3.5 cm
2
𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 = 𝐴 ∗ 𝛥ℎ
𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 = (0.1257𝑚^2 )(0.035𝑚) = 0.0044 𝑚^3
𝑉𝑜𝑙ú𝑚𝑒𝑛 = 4.4 𝐿
𝐺𝑣𝑉𝐴𝑃𝑂𝑅 =
