Destilacion Torre Empacada Eve

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AGROINDUSTRIA Informe del Laboratorio de Transferencia de Masa II

2014B

Destilación en columna de relleno (P#4) Técnico Docente Politécnico: Ing. Alejandra Erazo Soria. Ayudante de Laboratorio: Sr. Francisco Argüello

Arcos E1. Contreras M. Dávila M. Enríquez M [email protected] Grupo 6 Fecha de realización: 27/01/2016 Fecha de Entrega: 03/02/2016

RESUMEN EJECUTIVO: La práctica presente tiene como objetivo la destilación en columna de relleno, verificando asi la capacidad depuración que posee la columna en cuanto a la mezcla de etanol-agua refiere, mediante la aplicación de un control automático. Para lo cual, se mezcló 15 L de alcohol y 45 L de agua. la experimentación se llevó a cabo en modalidad batch y continua con un reflujo 1:1, con un tiempo de recolección y de reflujo de 10 segundos; obteniendo así un grado alcohólico máximo del destilado de 96 ºGL para el proceso de destilación batch y para el proceso de destilación continua de 95 ºGL, concluyendo además que destilación en modalidad continua fue 0.5 veces más eficiente que la destilación en modalidad batch en las mismas condiciones de operación.

ABSTRACT: This objective of this practice was verifying the purification column having capacity in terms of the ethanol-water mixture refers, by applying automatic control. For this purpose, mixed alcohol 15 L and 45 L of water. Experimentation was carried out in batch mode and continues with a reflux 1: 1, with a time of collection and reflux 10 s, thereby obtaining a maximum distillate 96 ºGL for batch distillation process and the alcoholic strength continuous distillation process ºGL 95, concluding that to other streaming distillation was 0.5 times more efficient than distillation batch mode under the same operating conditions. 1. INTRODUCCIÓN

son transferencia de un soluto desde la fase gaseosa a la fase liquida, como en la

Un gran número de operaciones industriales

absorción, des humidificación y destilación.

involucran composiciones de soluciones y/o

Las operaciones de transferencia de masa son

mezclas que involucran cambios en las

encontradas por lo general en torres o tanques

concentraciones. Los ejemplos más conocidos

que son diseñados para permitir el contacto

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entre las dos fases, gaseosa y liquida (Welty, Wicks, Wilson&Rorrer,2008, p. 603). Los siguientes equipos corresponden a los comúnmente empleados en la industria con diferentes adaptaciones para cada propósito. Torres Empacadas Las torres empacadas, utilizadas para el

Figura 1.1. Esquema de una torre empacada (Welty, et al.,2008, p 603).

contacto continuo del líquido y del gas tanto en el flujo a contracorriente como a corriente

Si la altura del empaque de la torre es más de

paralela, son columnas verticales que se han

20 pies, puede ocurrir que el líquido fluya por

llenado con empaque o con dispositivos de

las paredes de la torre y el gas fluya por el

superficie grande. (Treybal,1980, p. 213).

centro de la misma reduciendo el contacto entre ambos. (Seader, et al, 2011, 209)

Lo normal es que este tipo de torres contengan más de una sección de empaque

Las condiciones para la inundación en los

sobre el líquido que fluye hacia abajo como

empaques al azar depende del método de

película o gotas de líquido entre los elementos

empaque (en seco o húmedo) y del acomodo

de la torre. Las secciones de empaque están

del empaque. Normalmente los adsorbedores

contenidas entre el soporte para la inyección

y desorbedores están diseñados para caídas de

de gas, lo cual previene el movimiento del

presión del gas de 200 a 400 [Pa] por metro

empaque. Un distribuidor de líquido está

de espesor empacado.(Treybal, 1980, p. 224)

localizado sobre las placas de retención de tal manera que se asegura una distribución

Destilación

uniforme una vez que el líquido atravesó la

En la práctica, la destilación puede llevarse a

primera sección de empaque. (Seader, Henley

cabo según dos métodos principales. El

&Roper, 2011, p. 209)

primer método se basa en la producción de vapor mediante la ebullición de la mezcla líquida que se desea separar y condensación de los vapores sin permitir que el líquido retorne al calderín. Es decir, no hay reflujo. El segundo método se basa en el retorno de una

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parte del condensado a la columna, en unas

etanol tiene un punto de ebullición de 78,2ºC,

condiciones tales que el líquido que retorna se

inferior al punto de ebullición del agua

pone en íntimo contacto con los vapores que

(100ºC) y al del alcohol (78,3ºC), de ahí que

ascienden hacia el condensador. (Mc Cabe,

se llame mezcla de punto de ebullición

Smith, Harriot, 1991, p. 550).

mínimo. El proceso de destilación se puede seguir en los diagramas de equilibrio líquido-

Destilación Simple por lotes

vapor

En este tipo de destilación, primero se

representando la temperatura frente a la

introduce

composición del líquido. (Seader, et al, 2011,

líquido

en

un

recipiente

de

calentamiento. La carga líquida se hierve

(diagramas

de

destilación),

315)

lentamente y los vapores se extraen con la misma

rapidez

con

que

se

forman,

enviándolos a un condensador donde se recolecta el vapor condensado (destilado). La primera porción de vapor condensado es más rica en el componente más volátil A. A medida que se procede con la vaporización, el producto vaporizado es más pobre en A (Geankopolis,1998, p. 319).

Figura 1.2- . Destilación agua-etanol a 1 atm de

Grado Alcohólico Se define como grado alcohólico al volumen de etanol presente en 100cm3 de una bebida alcohólica a una determinada temperatura expresado en cm3. A presión atmosférica, el agua y el etanol

presión. (S.A, 2008)

En la figura se puede observar que el brazo a la derecha del punto azetrópico no se visualiza fácilmente dado que la temperatura de ebullición de la mezcla azeotrópica sólo se diferencia en una décima de grado de la temperatura de ebullición del etanol.

forman una mezcla azeotrópica, que tiene aproximadamente un 95,6% (en volumen) de

2. METODOLOGÍA EXPERIMENTAL

etanol y un 4,4% (en volumen) de agua. El etanol se separa de los demás componentes

Inicialmente se midió el porcentaje de alcohol

del vino (junto con cierta cantidad de agua),

en el alcohol comercial 96%, después se

mediante un proceso de destilación. La

preparó la solución agua-etanol para lo cual se

mezcla azeotrópica formada por el agua y el

mezcló 15 L de alcohol y 45 L de agua, de

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igual manera se midió el porcentaje de

Tabla 2. Grados Gay-Lussac del etanol para

alcohol de la nueva solución, luego de esto se

destilación batch

realizó una descripción del equipo acerca de

Muestra

Grados Gay

Tiempo

su funcionamiento y las partes de las cuales

#

Lussac [°GL] 25 82 94 96 96 96 96 96 95 95 94 91 82

[min]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

estaba constituido, es decir salidas del producto, calderin, las válvulas, entre otras, finalizado lo anterior se procedió a llenar el calderin con la solución agua-etanol por medio de una manguera. Posteriormente se encendió el equipo de calentamiento, y se verifico que el sistema opere bajo las condiciones

especificadas

6.5

Psig,

y

temperaturas de equilibrio 77°C en el

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36

calderin, 70°C en el cuerpo de la torre y en el tope de la misma, el equipo se dejó trabajar por alrededor de 30 min antes de recolectar nuestro producto durante 5 intervalos de tiempo de 5 min, en los cuales se midió el grado alcohólico Gay-Lussac de cada alícuota tomada. Para la segunda experimentación se repitió lo mismo con el cambio de que la alimentación fue continua 3. TABLAS DE DATOS Y DIAGRAMAS Tabla 1. Composición de la alimentación al calderín Component

Volumen

e Agua Alcohol Total

[L] 45 15 60

Tabla 3. Grados Gay-Lussac del etanol para destilación continua Muestra

Grados Gay

Tiempo

#

Lussac [°GL] 92 95 89

[min] 3 6 9

1 2 3

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De acuerdo a los resultados anteriores, la destilación más eficiente fue la destilación continua, ya que se obtuvo el máximo grado alcohólico en el destilado en menor tiempo, 0.5 veces menos que en la destilación batch, operando a reflujo 1:1 en ambos casos. Es por esta razón que, a nivel industrial se prefiere la destilación continua. 5. CONCLUSIONES El grado alcohólico máximo del destilado para destilación batch y continua fue de 96 ºGL y 95 ºGL respectivamente. Figura 3.1. Diagrama de la destilación en la

La destilación continua fue 0.5 veces más

columna de relleno. (S.A.,2008)

eficiente que la destilación batch en las condiciones de operación del experimento.

4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN 6. RECOMENDACIONES De acuerdo a la Tabla 2, que corresponde a

Comparar los resultados obtenidos de la

destilación batch, el ºGL del etanol destilado

destilación de etanol en columna de platos y

se mantuvo constante e igual a 96 ºGL desde

columna empacada para determinar cuál

el tiempo 9 [min] hasta el tiempo 21 [min],

equipo es mejor para dicho proceso.

luego,

el

grado

progresivamente.

alcohólico La

disminuyó

razón

del

Evaluar la eficiencia de la columna de

empobrecimiento del destilado es porque la

destilación utilizando otro tipo de relleno, por

alimentación no era continua.

ejemplo, anillos Pall, sillas Intalox, entre

Por otro lado, en la destilación continua, se

otros.

obtuvo un destilado con un grado alcohólico máximo de 95 ºGL al tiempo 6 [min].

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Estudiar el efecto del reflujo y tiempo de

2014B



Treybal

R.

(1980),

Operaciones

de

reflujo del destilado en la eficiencia de la torre

Transferencia de Masa. (2da. ed.), México

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DF, México: Ed Mc Graw Hill pp 179-

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFIAS

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603-606 S. A., (Febrero 2008). La destilación: Principios Nacional

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equipos.

Abierta

y

Universidad a

distancia.

Recuperado

de:

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/30 6598/contLinea/leccin_5_la_destilacin_pr incipios_equipos.html (Junio, 2015)