Universidad Nacional del CallaoLABORATORIO DE INGENIERA QUMICA IIFacultad de ingeniera QumicaProfesor:Ing. Juan Medina CollanaTEMA:DESTILACION DIFERENCIAL

Universidad Nacional del CallaoFacultad de ingeniera Qumica

OBJETIVOSOBJETIVO GENERALComprender y analizar los principios bsicos de la destilacin diferencial, utilizando las ecuaciones y diagramas pertinentes.

OBJETIVOSOBJETIVOS ESPECFICOSRealizar la operacin de destilacin diferencial etanol agua.Comparar los resultados obtenidos en el laboratorio con los que se obtienen analticamente, usando la ecuacin de Rayleigh.

INTRODUCCINDESTILACINLa destilacin es un mtodo para separar los componentes de una solucin, el que depende de la distribucin de las sustancias entre las fases gaseosa y lquida y es aplicable a los casos donde todos los componentes se hallan presentes en ambas fases. En lugar de introducir una nueva sustancia a la mezcla, para lograr una segunda fase como se hace en la absorcin o desorcin gaseosa, la nueva fase se crea en la solucin original por evaporacin o por condensacin.

INTRODUCCINSin embargo, la separacin directa que es posible generalmente mediante la destilacin, la que permite obtener productos puros que no requieren un procedimiento posterior, ha hecho de la destilacin una de las ms importantes operaciones con transferencia de masa.

FUNDAMENTO TERICOLa Destilacin Diferencial es un mtodo de destilacin que se efecta normalmente en los laboratorios cuando se trabaja sin reflujo, llevando continuamente los vapores producidos hasta un condensador.La operacin se realiza calentando la mezcla inicial hasta su temperatura de ebullicin y los vapores se eliminan de manera continua y a medida que stos se van formando, sin condensacin parcial, o sea, sin que el condensado refluya al aparato.

FUNDAMENTO TERICOA medida que transcurre la operacin, el lquido se empobrece con el componente ms voltil, elevndose la temperatura de ebullicin de la mezcla; del mismo modo los vapores producidos son cada vez ms pobres en componentes ms voltiles y su temperatura de condensacin aumenta continuamente.

FUNDAMENTO TERICOEn esta destilacin el vapor que sale en cualquier momento, est en equilibrio con el lquido, de manera que tanto la composicin como el punto de ebullicin de ste ltimo varan continuamente durante la operacin.

FUNDAMENTO TERICOPara el caso de una mezcla binaria, la relacin entre la cantidad de lquido inicial L0 y el lquido al final de la destilacin L, viene dada por la ecuacin de Lord Rayleigh, la cual resulta de efectuar un balance de materia en el proceso: sea una mezcla de dos componentes solubles, designemos por L al nmero total de moles de la misma, por x a la fraccin mol del componente ms voltil del lquido y por y a la fraccin molar del mismo componente en el vapor de equilibrio con el lquido original.

FUNDAMENTO TERICOSean dL las moles que hay que vaporizar; el lquido perder una cantidad diferencial del componente ms voltil y el vapor lo ganar.Balance de materia:

FUNDAMENTO TERICOResolviendo la ecuacin y despreciando el producto de diferenciales, se tiene:Integrando entre lmites se llega a la ecuacin de Lord Rayleigh.

FUNDAMENTO TERICODonde:=moles de carga inicial.=moles de carga residual despus de haber destilado (L0L)=fraccin mol del componente ms voltil en la carga inicial.=fraccin mol del componente ms voltil en la carga residual.

FUNDAMENTO TEORICOLa operacin se realiza calentando la mezcla inicial hasta su temperatura de ebullicin y los vapores se eliminan de manera continua y a medida que stos se van formando, sin condensacin parcial, o sea, sin que el condensado refluya al aparato.Un ejemplo de operacin de destilacin diferencial se muestra a continuacin en el siguiente diagrama de flujo:

Diagrama de Flujo de un Proceso de Destilacin DiferencialPrecalentador de la alimentacinTanque de alimentacinFiltros de alimentacinAgitador de la alimentacinBomba de la alimentacinOlla VaporizadoraSubenfriador de destiladoCondensador de destiladoTanque Recibidorde destiladoFA C2Torre de destilacinNOTA: El equipo indicado con lneas punteadas, es la torre de platos para la practica de destilacin continua e intermitente. La cual utiliza los mismos equipos para alimentacin, condensacin y recepcin de destilado.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALMATERIALES Y EQUIPO REQUERIDO:ESTUFA Y EQUIPO DE DESTILACIONCRONOMETROETANOLPROBETAAGUA

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALSe instala el equipo de destilacin, se mide la temperatura e ndice de refraccin de la mezcla etanol agua. Medir el volumen inicial de alcohol diluido a destilar (150 mL). Se comienza la destilacin calentando el baln con la resistencia elctrica, procurando siempre de no pasar la temperatura de ebullicin del alcohol.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALCon mucho cuidado, calentar la solucin, controlando la Temperatura del mismo (no mayor a la Teb = 78 C), o en su defecto corte el suministro de calor. Se va recogiendo el destilado en una probeta hasta el volumen de 32 mL. Recolectar un volumen de destilado. Luego apague el calor.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALSe mide los volmenes, temperatura e ndices de refraccin del lquido remanente y del destilado obtenido. Se realizan los clculos necesarios para la comprobacin de los resultados.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALTABLA DE DATOS ETANOL AGUA:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALGrafica obtenida despus de la lectura de los ndices de refraccin (n) versus %volumen:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALTOMA DE DATOS: DE VOLUMENES Y LECTURA DE n

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALCLCULO DE LA COMPOSICIN MOLAR: Para hallar los resultados de la tabla, se efecta de la siguiente manera:Volumen de etanol (i = F, D, W) = Vi*% volumenVolumen de H20 = Vi Volumen de etanolPara hallar Xf, Xd, XWAplicamos la siguiente formula:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALCLCULO DE LA COMPOSICIN MOLAR: Datos: T = 20 CDensidad (H20)= 0.99822 g/mLDensidad (C2H5OH)= 0.7984 g/mL

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALCLCULO DE LAS COMPOSICIONES MOLARES.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALCLCULO DE LOS MOLES.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALDESARROLLO DE LA GRFICA: Usando la ecuacin de Antoine: Donde: P (mmHg) y Teb (C)

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALDATOS OBTENIDOS:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALRELLENAR CUADRO DE RESULTADOS:

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALGrafica:

Grfico1

7.172

6.334

5.777

5.402

5.157

5.016

X

1/(Y*- X)

Hoja1

0.02929.245

0.0615.334

0.09210.738

0.1258.487

0.1597.172

0.1956.334

0.23125.777

0.2715.402

0.3115.157

0.3535.016

Hoja1

0

0

0

0

0

0

X

1/(Y*- X)

Hoja2

0

0

0

0

0

0

X

1/(Y*- X)

Hoja3

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALCuadro comparativo: EXPERIMENTALES.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALCALCULOS FINALES: Calculo de composicin del destilado (xD):

CUESTIONARIOEn que consiste hacer una destilacin diferencial?El vapor que est saliendo continuamente de la mezcla, cmo se encuentra con respecto a sta?Vara la temperatura de ebullicin de la mezcla conforme transcurre el tiempo? por qu?Vara la temperatura de condensacin? por qu?

CUESTIONARIOPor qu el anlisis matemtico de esta destilacin tiene que ser diferencial?Qu ecuacin representa la relacin entre la cantidad inicial y final de lquido? Escrbala.Segn el comportamiento de la mezcla, la relacin entre las cantidades inicial y final de lquido tiene variaciones. Indquelas y represntelas matemticamente.

BIBLIOGRAFAMc Cabe, Smith, Operaciones Bsicas en Ingeniera Qumica, Ed. Reverte.Treybal, R., Mass Transfer Operations, Mc Graw Hill, 1990. Ocn y Tojo, Problemas de Ingeniera Qumica, Tomo I, Ed. Aguilar.Ludwin, Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, 2nd. Ed., Gulf Pub. 1990.

BIBLIOGRAFAVan Winkle M., Distillation, New York, Mc Graw Hill, 1990.Norman W. S., Absorption, distillation and Cooling Towers, New York, J. Willey, 1992.