DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

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Práctica 4: Destilación por Cargas Correa María C.I:19.269.751; González Argemir C.I: 20.682.223; Primera Stephany C.I.:19.944.111; Rodríguez Israel C.I: 19.453.888 Área de Tecnología, Programa de Ingeniería Química. Prof. Johemar Almera Laboratorio de Operaciones Unitarias II, sección 51, 29/04/13 Resumen: En la realización de esta práctica se plantea una destilación por carga, donde se determino los grados brix de la mezcla en el tope (destilado) y fondo (residuo) los cuales se trabajaron con una relación de reflujo constante, reflujo total y reflujo variable. Donde se requieren plasmar los conocimientos y fundamentos adquiridos de la destilación por carga con rectificación a reflujo y composición constante, de igual manera calcular la eficiencia de la torre de destilación binaria por cargas. Cada muestra se tomo en un determinado tiempo sufriendo variaciones en su temperatura, para así realizar con eficacia los cálculos requeridos. 1. INTRODUCCIÓN La destilación por lotes o también llamada por cargas es el proceso de separación de una cantidad específica (la carga) de una mezcla líquida en productos, es una operación que no ocurre en estado estable, debido a que la composición de la materia prima cargada varia con el tiempo. Es importante resaltar que las primeras trazas son ricas en el componente más volátil, sin embargo a medida que procede la vaporización el contenido de este compuesto va disminuyendo, esto se ve reflejado en el aumento de la temperatura de todo el sistema de destilación por cargas concentrándose el componente más pesado y menos volátil en el recipiente. Este proceso se utiliza ampliamente en laboratorios y en las unidades pequeñas de producción, donde la misma unidad puede tener que servir para muchas mezclas. Cuando existen n componentes en el material de alimentación, será suficiente una columna por lotes, donde se requerirían n-1 columnas de destilación continuas simples. Este tipo de destilación también es utilizada en plantas pilotos la cual es una planta de 1

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Práctica 4: Destilación por CargasCorrea María C.I:19.269.751; González Argemir C.I: 20.682.223; Primera Stephany C.I.:19.944.111;

Rodríguez Israel C.I: 19.453.888 Área de Tecnología, Programa de Ingeniería Química. Prof. Johemar Almera

Laboratorio de Operaciones Unitarias II, sección 51, 29/04/13

Resumen: En la realización de esta práctica se plantea una destilación por carga, donde se determino los grados brix de la mezcla en el tope (destilado) y fondo (residuo) los cuales se trabajaron con una relación de reflujo constante, reflujo total y reflujo variable. Donde se requieren plasmar los conocimientos y fundamentos adquiridos de la destilación por carga con rectificación a reflujo y composición constante, de igual manera calcular la eficiencia de la torre de destilación binaria por cargas. Cada muestra se tomo en un determinado tiempo sufriendo variaciones en su temperatura, para así realizar con eficacia los cálculos requeridos.

1. INTRODUCCIÓN

La destilación por lotes o también llamada por cargas es el proceso de separación de una cantidad específica (la carga) de una mezcla líquida en productos, es una operación que no ocurre en estado estable, debido a que la composición de la materia prima cargada varia con el tiempo. Es importante resaltar que las primeras trazas son ricas en el componente más volátil, sin embargo a medida que procede la vaporización el contenido de este compuesto va disminuyendo, esto se ve reflejado en el aumento de la temperatura de todo el sistema de destilación por cargas concentrándose el componente más pesado y menos volátil en el recipiente. Este proceso se utiliza ampliamente en laboratorios y en las unidades pequeñas de producción, donde la misma unidad puede tener que servir para muchas mezclas. Cuando existen n componentes en el material de alimentación, será suficiente una columna por lotes, donde se requerirían n-1 columnas de destilación continuas simples. Este tipo de destilación también es utilizada en plantas pilotos la cual es una planta de proceso a escala reducida y se usa cuando la cantidad de alimentación suministrada a la torre es pequeña.En esta experiencia se trabajo con una mezcla binaria Etanol- Agua siendo de mucha importancia y utilidad para aplicar los conocimientos teóricos adquiridos, se trabajo con un volumen igual a 7000ml. Los principales objetivos de este experimento fueron determinar el balance de masa para la operación de la columna a reflujo constante y a composición del destilado constante, calcular la eficiencia de la torre de una destilación binaria por cargas y determinar el calor disipado durante la operación de la columna. Para alcanzar el logro de los objetivos se realizaron varios procedimientos experimentales, primeramente se trabajo a reflujo total para lograr la estabilización de la columna obteniendo muestras de topes y de fondos, luego a reflujo constante obteniendo muestras de destilado y fondo a determinado tiempo, de igual manera los valores correspondientes de temperaturas de platos de fondo, de tope, entrada y salida del agua de enfriamiento para cada muestra de destilado y residuo tomada. Por último se trabajo a reflujo variable cada 5 minutos realizando los mismos pasos y además determinar los grados brix para así poder obtener las composiciones. Al finalizar se tomo el volumen del residuo y así poder determinar la eficiencia de la torre.

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2. DATOS EXPERIMENTALES

Tabla N°1. Condiciones de operaciónV sol (ml) 7000

G.Bricx sol 18.2

Xf etanol 0.32

T inicio (hr) 09:41

T estab(min) 31:22

T fin (min) 66:20

Te Agua (ºC) 32.9

T fondo (ºC) 36.8

Q agua (L/h) 150

Tabla N°2. Datos a Reflujo Total

Vd(ml) G.Bricx Xd Vb(ml) G.Bricx Xb45 19.2 0.41 55 18 0.3

Tabla N°3. Datos a reflujo constanteT (min) VD (ml) G.Bricx XD VB (ml) G.Bricx XB

5 323 19.8 0.49 50 18 0.310 103 19.6 0.46 50 18.2 0.3215 88 19.4 0.43 50 18.4 0.34

T1 Fondo (°C) T13 Tope (°C) T2 Plato 1 (°C) T3 Plato 2 (°C)T4 Plato 3

(°C) T5 Plato 4 (°C)84.5 80.2 83.2 82.7 82.1 81.784.6 80.1 82.9 82 81.9 81.684.2 79.9 81.7 81.2 81.4 81.1

T6 Plato 5

(°C)T7 Plato

6 (°C)T8 Plato

7 (°C)

T9 Plato 8

(°C)

T11 ENTRADA

H20 (°C)

T12 SALIDA H20

(°C)T10 REFLUJO

(°C)81.5 81.5 81.4 81.3 32.8 34 31.981.5 81.5 81.3 81.4 32.9 34.1 3281.2 81.2 81.1 81.1 32.7 34.4 31.9

Tabla N°4. Datos a composición constanteT (min) VD (ml) G.Bricx XD VB (ml) G.Bricx XB

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5 184 19.6 0.46 50 18.2 0.3210 133 19.8 0.48 50 18.2 0.3215 53 19.8 0.48 50 18.2 0.32

T1 Fondo (°C)T13 Tope

(°C)T2 Plato 1

(°C)T3 Plato 2

(°C)T4 Plato 3

(°C) T5 Plato 4 (°C)84.3 80.3 83 82.3 82.3 8284.4 79.9 82.1 81.4 81.6 81.384.4 79.9 82.8 82.1 82 81.7

T6 Plato 5 (°C)T7 Plato 6

(°C)T8 Plato 7

(°C) T9 Plato 8 (°C)

T11 ENTRADA

H20 (°C)T12 SALIDA H20

(°C) T10 REFLUJO (°C)81.9 81.7 81.5 81.4 32.2 37.7 32.981.3 81.2 81 81 32.7 33.3 33.281.5 81.4 81.2 81.2 32.8 33.2 33.5

Tabla N° 5. Datos del remanente

VR (ml) G.Bricx5850 0.32

3. RESULTADOS

Alimentación

ρMezcla 0,93 g/cm3

PMAlim 26.96 g/gmolFlujo de

Alimentación241.46 gmol

Reflujo Total

Destilado ResiduoρMezcla (g/cm3 ) 0,9127 0,935

PMAlim (gr/gmol) 29.48 26,4Flujo Molar(gmol¿ 1.38 1,94

Para Reflujo Constante

Destilado

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T(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) D(g/mol)

5 0.896 31.72 9.12

10 0.902 30.88 3.008

15 0.908 30.04 2.659

TOTAL 14.78

ResiduoT(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) B(g/mol)

5 0.935 26.4 1.77

10 0.931 26.96 1.726

15 0.927 27.52 1.684

TOTAL 5.184

Utilizando la ec. De RayleighXd Xb 1/Xd-Xb A B (gmol)

0.49 0.3 5.260,599 132.6490.46 0.32 7.14

0.43 0.34 11.11

0.29 0.3 0.31 0.32 0.33 0.34 0.350

2

4

6

8

10

12

1/Xd-Xb Vs Xb a R. Constante

1/Xd-Xb vs Xb

Xb

1/Xd

-Xb

Cálculos para Composición Constante

DESTILADOT(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) D(g/mol)

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5 0.902 30.88 5.376

10 0.898 31.44 3.798

15 0.898 31.44 1.514

TOTAL 10.688

RESIDUOT(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) B(g/mol)

5 0.931 26.96 1.726

10 0.931 26.96 1.726

15 0.931 26.96 1.726

TOTAL 5.178

Utilizando la ec. De Rayleigh

0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.655.8

66.26.46.66.8

77.27.4

1/Xd-Xb vs Xb a compo-sición constante

Series2

Xb

1/(X

d-Xb

)

Perfiles de TemperaturaReflujo Constante

T1 Fondo (°C) T13 Tope (°C) T2 Plato 1 (°C) T3 Plato 2 (°C)T4 Plato 3

(°C) T5 Plato 4 (°C)84.5 80.2 83.2 82.7 82.1 81.784.6 80.1 82.9 82 81.9 81.6

5

Xd Xb 1/Xd-Xb A B0.46 0.32 7.14 - -0.48 0.32 6.250.48 0.32 6.25

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84.2 79.9 81.7 81.2 81.4 81.1

T6 Plato 5

(°C)T7 Plato

6 (°C)T8 Plato

7 (°C)

T9 Plato 8

(°C)

T11 ENTRADA

H20 (°C)

T12 SALIDA H20

(°C)T10 REFLUJO

(°C)81.5 81.5 81.4 81.3 32.8 34 31.981.5 81.5 81.3 81.4 32.9 34.1 3281.2 81.2 81.1 81.1 32.7 34.4 31.9

5 10 15 20 25 30 357677787980818283848586

Plato 01Plato 02Plato 03Plato 04Plato 05Plato 06Plato 07Plato 08TopeFondo

Tiempo (min)

Tem

pera

tura

(°C)

Composición Constante

T1 Fondo (°C)T13 Tope

(°C)T2 Plato 1

(°C)T3 Plato 2

(°C)T4 Plato 3

(°C) T5 Plato 4 (°C)84.3 80.3 83 82.3 82.3 8284.4 79.9 82.1 81.4 81.6 81.384.4 79.9 82.8 82.1 82 81.7

T6 Plato 5 (°C)T7 Plato 6

(°C)T8 Plato 7

(°C) T9 Plato 8 (°C)

T11 ENTRADA

H20 (°C)T12 SALIDA H20

(°C) T10 REFLUJO (°C)81.9 81.7 81.5 81.4 32.2 37.7 32.981.3 81.2 81 81 32.7 33.3 33.281.5 81.4 81.2 81.2 32.8 33.2 33.5

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5 10 15 20 25 30 357677787980818283848586

Plato 01Plato 02Plato 03Plato 04Plato 05Plato 06Plato 07Series16TopeFondo

Tiempo (min)

Tem

pera

tura

(°C)

Remanente

P (g/cm3) PM (g/gmol) R (gmol)0,9314 26,96 202.10

Calor generado por la resistencia, absorbido por el condensador y el calor disipado a Reflujo Constante

T(min) Qabs (Kj) Qdis (Kj) Qres (Kj)5 24.3 8367 839210 24.307 8367.69315 34.435 8357.567

Calor generado por la resistencia, absorbido por el condensador y el calor disipado a Composición Constante

T(min) Qabs (Kj) Qdis (Kj) Qres (Kj)5 111.407 8280.593 839210 12.153 8268.4415 8.102 8260.338

Eficiencia Global a Reflujo Constante

T(min) Platos Teóricos %Eficiencia5 0.474 5.932

10 0.610 7.62515 0.736 9.2

Eficiencia Global a Composición Constante

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T(min) Platos Teóricos %Eficiencia5 0.603 7.5375

10 0.542 6.77515 0.542 6.775

4. ANÁLISIS DE RESULTADOS

La destilación por cargas es una separación diferencial en la cual se alimenta un lote de líquido en una caldera cuyo dispositivo de calentamiento separa la mezcla mediante un número infinito de evaporaciones instantáneas. Se puede observar en los resultados que a medida que pasa el tiempo de la destilación la cantidad de destilado disminuyó, esto debido a que el mismo se iba agotando a medida que se mantenía reflujo constante. También es de notar que la primera toma en el destilado era la más rica en fracción de etanol con 0,49 y como era de esperarse iba disminuyendo en función a cómo iba transcurriendo la operación.

Para los valores determinados a reflujo constante mediante la ecuación de Rayleigh, se puede notar una serie de diferencias entre la cantidad de materia acumulada y el establecido por el método de Simpson mediante el área bajo la curva. Esta diferencia es válida bajo los supuestos que no debe existir reflujo y no debe haber retención de liquido, el primer factor a reflujo constante se comportó de manera esperada ya que el destilado disminuía con el tiempo y el residuo aumentaba dando como resultado una curva a la cual a través del método de Simpson se le determinó el área y el segundo a composición constante de destilado se mantuvo estable pero en el caso del residuo según la teoría debió disminuir y no fue así, éste también se mantuvo constante y no pudo determinarse experimentalmente su área, esto pudo deberse a que como esta práctica es “por cargas” y es una cantidad muy pequeña a diferencia de procesos a escala mayor, la destilación no ocurre de la manera más deseable y se pierde mucho del calor suministrado por el calderín donde se mantiene la fracción de etanol.

Esto último se puede constatar también en los perfiles de temperatura, donde se aprecia como son mayores los cambios de temperatura de agua en el condensador a composición constante que para reflujo constante, esto evidencia un incorrecto funcionamiento de la columna, casi todo el calor que se suministra se disipa al exterior. Estos perfiles también demuestran que la variación de tope a fondo va en decrecimiento siguiendo los fundamentos de esta separación donde la temperatura de fondo siempre es la más elevada (en ambos casos).

El número mínimo de etapas fue de 0,65 lo que indica que con solo una etapa (calderín) se puede operar a reflujo total. Sin embargo, ésta torre, en teoría, posee 8 etapas o platos, esto pudo deberse a la baja composición de las trazas obtenidas tanto en el destilado como en el residuo para todos los casos y un comportamiento irregular en la temperatura interna en la columna en cada plato, en un momento de la práctica (en composición constante) se pudo observar a cierto tiempo transcurrido como la torre dejó de vaporizar, es decir, no hubo destilación en ese caso, por lo que se le suministró mayor calor para poder vaporizar los componentes que quedaban. Las eficiencias globales para todos los casos fueron bastantes bajas en cada intervalo de tiempo obteniéndose en promedio de un 6% a 7% de eficiencia y se demuestra al observar que el grado de separación fue bastante bajo, alcanzando apenas fracciones de destilado menores a 50%, la razón de esto puede deberse a muchos factores pero quizás los más relevantes serían la temperatura del agua de enfriamiento en el condensador, al estar a

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poco mas de 30°C el producto no condensa de manera deseada y esto influye en la obtención de bajas fracciones de etanol, también, entre otros casos, un mal funcionamiento o un apagado imprevisto de la resistencia conlleva a errores en la vaporización y por ende se logran trazas bajas del componente más volátil.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

En destilación por cargas las primeras tomas de destilado son las más ricas en el componente más volátil, en este caso, etanol.

Las fracciones de destilado así como los flujos van disminuyendo en función del tiempo, esto debido al agotamiento en etanol del calderín.

Para reflujo variable y composición constante en el fondo, no es posible determinar la cantidad de material acumulada ya que no hay transferencia de masa.

La composición constante trae consigo aumento en el consume de energía y tiempo de operación. Los perfiles de temperatura decrecen de fondo a tope. La baja eficiencia se debe al bajo grado de separación alcanzado.

Algunas recomendaciones son:

Calibrar el equipo de destilación por carga, para disminuir las posibles desviaciones y obtener resultados más confiables.

Se sugiere realizar una revisión de la columna para evitar fugas de energía en el equipo que pueden conllevar a obtener condiciones indeseables.

Revisar el funcionamiento de las termocuplas para que operen de la manera correcta, evitando desviaciones fuera de los parámetros normales.

Colocar un recipiente recolector de residuo para evitar pérdidas de volumen.

5. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

PERRY, R. Manual del Ingeniero Químico. Editorial McGraw Hill, 7ma Edición. Volumen II Pág. 13-115; “Destilación Discontinua”.

HENLEY, E – SEADER, J. Operaciones de Separación por etapas de equilibrio en ingeniería química. Editorial Reverté, S.A. México. Año 2000. (Pág. 395).

HIMMELBLAU D. Principios Básicos y Cálculos en Ingeniería Química. Editorial Prentice Hall, 6ta Edición. México. Año 2002. Pág. (662).

MCCABE, W – SMITH, J – HARRIOTT, P. Operaciones Unitarias en Ingeniería Química. Editorial Mc Graw Hill, 4ta Edición. España. Año 1997. (Pág. 591).

NOMENCLATURA

ρEtanol: Densidad del Etanol [g/cm3].

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ρH2O: Densidad del Agua [g/cm3].

ρMezcla: Densidad de la Mezcla [g/cm3].

ρMezclaD: Densidad de la Mezcla de Destilado [g/cm3].

ρMezclaRem: Densidad de la Mezcla Remanente [g/cm3].

CPF= Capacidad Calorífica de la Alimentación.

CPEtanol: Capacidad Calorífica del Etanol [Cal/g.°C].CPAgua: Capacidad Calorífica del Agua [Kcal/g.°C].

CPD: Capacidad Calorífica del Destilado.

PMEtanol: Peso Molecular del Etanol [gr/gmol].

PMAgua: Peso Molecular del Agua [gr/gmol].PMDestilado: Peso Molecular del Destilado [gr/gmol].PMRemamente: Peso Molecular de la mezcla Remanente [gr/gmol].PMAlimentación: Peso Molecular de Alimentación [gr/gmol].

VD: Volumen del Destilado [mL].

VB: Volumen del Residuo ó Fondo [mL].

VR: Volumen del Remanente [mL].

F: Alimentación [moles].

XF: Composición de la alimentación.

XB: Composición del Residuo ó Fondo.

XD: Composición del Destilado.

D: Destilado [moles].

B: Residuo.

Toperación: Tiempo de Operación para la Alimentación [Seg].

Tinicio: Tiempo de Inicio [Seg].

Testab: Tiempo de Estabilización [Seg].

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Page 11: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

Tfin: Tiempo de Finalización [Seg].

Tt: Temperatura de Tope [°C].

Tf: Temperatura de Fondo [°C].Nmin: numero mínimo de etapasQH20: Caudal de Agua [L/h].A: área. EG: Eficiencia Global [%]

EC: Eficiencia en el condensador [%]Qr: Carga Térmica del Rehervidor [kJ].

qabs: Calor absorbido en el condensador [kJ].

qdis: Calor disipado [kJ].

APÉNDICE

ALIMENTACION

-Cálculo de la Densidad de la Mezcla y Peso Molecular de la Alimentación (Condiciones de Operación)

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Page 12: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

ρMezcla= XF,etanol*ρetanol + XF,H2O*ρH2O

ρMezcla= 0.32*0,79 g/cm3 + 0,68*0,998g/cm3

ρMezcla= 0,93 g/cm3

PMAlim = XF,etanol*PMetanol + XF,H2O*PMH2O

PMAlim = 0,32*46 g/gmol + 0,68*18g/gmol PMAlim = 26.96 g/gmol

Cálculo del Flujo de Alimentación.

F=ρMezcla∗V sol

PM Mezcla

F=0.93∗700026.96

=241.46 gmol

Cálculos para Reflujo Total

Balance Global

F=Sale + Acumula F= Vol(Sol) en ml

DESTILADO

Cálculo de la Densidad PromedioρD,Mezcla= XD,etanol*ρetanol + XD,H2O*ρH2O

ρD,Mezcla=0,41*0,79g/cm3+0.59*0,998 g/cm3

ρD,Mezcla = 0,9127 g/cm3

Cálculo del Peso Molecular PromedioPMD= XD,etanol *PMetanol + XD,H2O *PMH2O

PMD= 0.41*46 gr/gmol + 0.59*18 gr/gmolPMD= 29.48 gr/gmol

Calculo Del Flujo Molar

D=ρD, Mezcla∗V D

PM D

D=0,9127 g /cm3∗41 cm329.48 g /gmol

=1.38 gmol

RESIDUO

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Page 13: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

Calculo de la Densidad PromedioρB,Mezcla= XB,etanol*ρetanol + XH2O B*ρH2O

ρB,Mezcla=0.3*0,79g/cm3 + 0.7*0,998g/cm3

ρB,Mezcla = 0,935 g/cm3

Calculo Del Peso Molecular PromedioPMB= XB, etanol *PMetanol + XB, H2O*PMH2O

PMB= 0,3*46g/gmol + 0.7*18g/gmolPMB= 26,4 g/gmol

Calculo del Flujo Molar

B=V B∗ρB, Mezcla

PM B

B=55 cm3∗0,935

grcm3

26,4 g/ gmol=1,94 g mol

F=Sale + Acumula F= Vol(Sol) en mlAcumula= F- SaleAcumula=241.46gmol-(1,38+1.94)gmolAcumula=238.14gmol

Cálculos para Reflujo Constante

*De la forma anterior se realizan análogamente las operaciones siguientes:

DESTILADOT(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) D(g/mol)

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Page 14: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

5 0.896 31.72 9.12

10 0.902 30.88 3.008

15 0.908 30.04 2.659

TOTAL 14.78

RESIDUOT(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) B(g/mol)

5 0.935 26.4 1.77

10 0.931 26.96 1.726

15 0.927 27.52 1.684

TOTAL 5.184

F=Sale + Acumula F= Vol(Sol) en mlAcumula= F- SaleAcumula=241.46gmol -(14.78+5.184)gmolAcumula=221.496 gmol

Utilizando la ec. De RayleighXd Xb 1/Xd-Xb

0.49 0.3 5.260.46 0.32 7.140.43 0.34 11.11

Determinación del área bajo la curva por el método de Simpson

A=h3

[ fo+ fn+(4 (∑fimpar )+2 (∑fpar )) ]

A=0.04

3¿)

A= Área bajo la curva =0,599

Composición del Residuo

A=ln( FB )

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Page 15: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

0. 599= ln( 241.46 gmolB )

B=132.649 gmol

Cálculos para Composición Constante

DESTILADOT(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) D(g/mol)

5 0.902 30.88 5.376

10 0.898 31.44 3.798

15 0.898 31.44 1.514

TOTAL 10.688

RESIDUOT(min) Ρ(g/cm3) PM(g/mol) B(g/mol)

5 0.931 26.96 1.726

10 0.931 26.96 1.726

15 0.931 26.96 1.726

TOTAL 5.178

F=Sale + Acumula F= Vol(Sol) en mlAcumula= F- SaleAcumula=241.46 gmol - (10.688+5.178)gmolAcumula=225.594 gmol

Utilizando la ec. De RayleighXd Xb 1/Xd-Xb

0.46 0.32 7.140.48 0.32 6.250.48 0.32 6.25

Determinación del área bajo la curva por el método de Simpson

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Page 16: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

A=h3

[ fo+ fn+(4 (∑fimpar )+2 (∑fpar )) ]

Nota: NO SE PUEDE HACER EL CÁLCULO DEL ÁREA PARA ESTE CASO YA QUE NO PRESENTA UNA CURVA…

Calculo para el Remanente

VR= 5850 cm3

XR= 0.32

Calculo de la Densidad PromedioρB,R = XB,etanol*ρetanol + XH2O B*ρH2O

ρB,R=0.32*0,79g/cm3 + 0.68*0,998g/cm3

ρB,R= 0,9314 g/cm3

Calculo Del Peso Molecular PromedioPMR= XB, etanol *PMetanol + XB, H2O*PMH2O

PMR= 0,32*46g/gmol + 0.68*18g/gmolPMR= 26,96 g/gmol

Calculo del Flujo Molar

B=V B∗ρB, Mezcla

PM B

R=5850 cm 3∗0,9314

grcm3

26,96 g /gmol=202.10 g mol

Tiempo de operación

Tiempo de operación= Tfin – TestTop=66min,20s – 31min,22s34min,58s 2098s 0.5828 h

Calculo para el calor generado por la resistencia

Qres= Potencia (w)*Tiempo de operación (Top)Qres= 4 kw*2098 s

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Page 17: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

Qres= 8392 Kj

Cálculo del calor absorbido por el condensador

REFLUJO CONSTANTE

Qabs= m*Cp*∆T

150 L/h*0.998 Kg/L=149.7 Kg/h

(149 ,7

k gh

∗1 kmol

18 k g∗4,17912

KJkmol∗°C

∗(34−32.8)° C)∗0.5828 h=24.3 Kj

Análogamente para los diferentes tiempos para los distintos ∆T

Qabs(5min)=24.3 KjQabs(10min)=24.307 KjQabs(15min)= 34.435 Kj

Calculo del calor Disipado

Qdis= Qres – QabsQdis= 8392 – 24.3 Kj

Qdis(5min)= 8367 KjQdis(10min)= 8367.693 KjQdis(15min)= 8357.567 Kj

REFLUJO CONSTANTE

Calor Absorbido

Qabs(5min)=111.407 kjQabs(10min)=12.153 kj Qabs(15min)=8.102 kj

Calor Disipado

Qdis(5min)= 8280.593 kjQdis(10min)= 8268.44 kjQdis(15min)= 8260.338 kj

Calculo del número mínimo de etapas a Reflujo Total

Usando regla de la palanca

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Page 18: DESTILACIÓN POR CARGA Práctica 4

Nmin= 3.6 cm / 5.5 cm = 0.65 platos

Calculo de la eficiencia Global a reflujo constante= 0.4

%Eficiencia=Platos teóricosPlatos reales

∗100

Platos reales= 8

T=5min

Xd=0.49 2.8/5.9 (0.474/8)*100= 5.932%

T=10min

Xd=0.46 3.6/5.9 (0.610/8)*100= 7.625%

T=15min

Xd=0.43 4.2/5.9 (0.736/8)*100= 9.2%

Calculo de la eficiencia Global a composición constante

T=5 min

Xd=0.46 3.5/5.8 (0.603/8)*100= 7.5375%

T=10, 15 min

Xd=0.48 3.2/5.9 (0.542/8)*100= 6.775%

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