Rectificación Continua

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUCTRIAS EXTRACTIVAS

ESIQIE LABORATORIO DE PROCESOS DE SEPARACION POR ETAPAS

PRACTICA #4 “RECTIFICACIÓN CONTINUA” COLUMNA DE RECTIFICACIÓN DE PLATOS CON CACHUCHAS DE BURBUJEO

ALUMNO: CASTILLO CARRETO CATALINA ELIZABETH GRUPO 3IV83 01/04/2016

INTRODUCCIÓN

Marco Teórico

Desarrollado en 1925, es un método de solución grafico donde se trazan líneas rectas por sección (líneas de operación) en un diagrama y-x para obtener el número de etapas para lograr la separación, es aplicable a mezclas binarias. Consideraciones del método:

 Operación adiabática  No hay efecto de entalpía de mezclado y se desprecia el efecto del calor sensible.  Existencia de flujo molar constante en cada sección de la columna. Calores de vaporización por mol constantes, no dependen de la concentración.

Balance de moles F=D+W

Balance en componente más volátil F X 1=D XD +W XW

La destilación fraccionada con reflujo se puede definir básicamente como la combinación de una serie de separaciones por vaporización instantánea, de forma que los vapores y líquidos de cada etapa fluyen a contracorriente. A cada etapa entra una corriente de vapor y una de líquido que al ponerse en contacto entran en equilibrio, por ende, las corrientes que salen de esta etapa se encuentra en equilibrio a la temperatura de la etapa. Este esquema de trabajo se utiliza cuando la volatilidad relativa de los componentes es comparable.

El método McCabe-Thiele es un algoritmo gráfico que permite determinar el número de platos o etapas teóricas necesarios para la separación de una mezcla binaria. Este procedimiento emplea la curva de equilibrio xy y algunos balances de materia para determinar las líneas de operación de cada sección de la torre. Una etapa teórica en un dispositivo de destilación cumple las siguientes condiciones:

1. Trabaja en estado estable, generando un producto en fase líquida y otro en fase vapor. 2. Las corrientes de vapor y de líquido que ingresan a cada etapa se encuentran perfectamente mezcladas. 3. La corriente de vapor y líquido que salen de la etapa se encuentran en equilibrio de fases.

La principal suposición que se toma en el método McCabe-Thiele es el derrame equimolar a través de la torre, entre el plato superior y el de alimentación, y el plato de alimentación el inferior. Esta suposición se fundamenta en que las diferencias de los calores sensibles de las cuatro corrientes que interactúan en una etapa son despreciables cuando los calores de disolución son muy pequeños.

Por tanto, los calores latentes de las corrientes de vapor son importantes en el balance de energía, tomando en cuenta que los calores de vaporización para compuestos químicamente similares son muy parecidos, los flujos de vapor son constantes a través de la torre así como también los flujos de líquido

DESARROLLO EXPERIMENTAL

1.- Cargar el hervidor hasta tener 3/4 partes de su nivel con la mezcla inicial

6.- Entonces se procede a cerrar la válvula de venteo y alimentar agua de enfriamiento al condensador.

7- Vigilar siempre el nivel del hervidor. (si se baja, reponer la carga).

2- Suministrar vapor de calentamiento al hervidor (0.5 kg/cm2)

5.- Cuando se tenga nivel visible en el acumulado de destilado, se acciona el interruptor de la bomba de reflujo

8- Observar las temperaturas del hervidor y el plato 1, hasta alcanzar el régimen permanente

3.- Cuando el plato 1 tenga 50 °C, se dice que estamos próximos a tener vapores de la mezcla en la válvula de venteo.

4- Mantener constante dicho nivel con la ayuda del rotámetro de reflujo

9- Cuando se ha alcanzado el equilibrio en la columna y se tendrá la máxima separación de los componentes de la mezcla.

10- Conocer la composición de la alimentación, y asi conocer su temperatura de ebullición mediante la gráfica de temperatura contra composición (T vs xy) las 11- Con temperaturas de los platos, se alimentará la columna, en el plato cuya temperatura sea más próxima a la de ebullición de la mezcla. 13Para

realizar el proceso en forma continua, se deberá retirar destilado y residuo

16- Tomar las muestras de tres platos consecutivos en la zona de rectificación, así como las del destilado y residuo. 15- Cuando la alimentación es conocida, constante y las temperaturas del domo y hervidor son constantes. La columna opera en forma continua a régimen permanente

14- Controlar los niveles del hervidor y del tanque acumulador de destilado para lograr el balance.

17- No se mide el reflujo externo físicamente porque se tiene que sacar demasiado líquido y esto hace que se pierda el equilibrio en los platos 18- El reflujo externo se maneja por medio de una bomba instalada abajo de la columna, el reflujo se acumula en un tanque con indicador de nivel de vidrio 18- El retorno del reflujo a la columna se controla con un rotámetro. Con este rotámetro se podrá controlar el reflujo manteniendo constante el nivel del tanque acumulador

Datos Experimentales Presión de operación de la columna: Presión atmosférica:

% Rotámet ro

Kgf/cm2

mmHg

Densida d (g/cm3)

%peso

%mol

(tablas)

Alimentaci ón Destilado Plato 7 Plato 8 Plato9 Residuo Reflujo CONSTANTE A

Metanol 8.0724

Agua 7.96681

B C

1574.99 238.8

TEMPERATURA DE LOS PLATOS

T1 = T2 = T3 = T4 = T5 = T6 = T7 = T8 = T9 = T10 = T11 = T12 = T13 = T14 = T15 = T16 = T12 =

CONCLUSIONES

1669.21 228.0

Se entendió el comportamiento de la columna destilación al mantener el valor del reflujo, se puede concluir que la eficiencia total de la columna depende del número de cachuchas que tiene cada plato, y del diseño de estas, en base a los cálculos obtenidos se puede decir que nuestra columna esta “sobrada” ya que el número de platos necesarios es de 8 platos y se tienen 17 platos contando el hervidor como uno de estos