TRABAJO PRÁCTICO
CÁTEDRA: Operaciones Unitarias II
TEMA: Destilación batch y continua
PROFESOR: Danilo Martinez
INTEGRANTES: Federico Ferreri - Gabriel Pedraza - Ignacio Vogler
INTRODUCCIÓN
Los procesos de separación cuplen di!ersos roles en la industria" la reoción de ipurezas desde las aterias prias# la puri$icación de productos# de subproductos# y la reoción de containantes de los e$luentes l%&uidos y gaseosos# entre otros' (odos estos procesos deandan entre el )* y el +* por ciento de los costos de capital y operación de un aplio rango de industrias' Los procesos de separación ipactan signi$icati!aente sobre el consuo de energ%a# los costos de producción y las utilidades' Las tecnolog%as de separación incluyen destilación# e,tracción# adsorción# cristalización# entre otras' De ellas# claraente la destilación es la doinante# por sus ayores aplicaciones &ue todas las des .untas' La destilación consiste en la separación de coponentes de una ezcla li&uida# basndose en las di$erencias de sus puntos de ebullición' /s el proceso bsico para la industria de procesos &u%icos# ane.ando entre el 0* 1 02 3 de todas las separaciones para la recuperación y puri$icación del producto' Mientras otras t4cnicas de separación# coo la adsorción y e,tracción utilizan usan una cantidad de agente de separación# la destilación usa la energ%a para lograr dicho ob.eti!o# es decir# el calor' La destilación es una separación de e&uilibrio liitada' /l e&uilibrio li&uido 1 !apor &ue inter!iene en las colunas de destilación y las presiones de !apor# son las bases priarias para lograr la separación' 5lgunos aspectos iportantes sobre la destilación son" •
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La destilación es un proceso de separación tipo coluna' /s decir# &ue sin tener en cuenta las sustancias a separar# los principios bsicos de dise6o para la torre de destilación son siepre siilares' La asunción de &ue las etapas en una coluna de destilación estn en e&uilibrio perite clculos de concentraciones y teperaturas# sin conociiento detallados de odelos de $lu.os y de calor# y de !elocidades de trans$erencias de asas' /l reboiler y el condensador# &ue operan acoplados a la torre# son cada uno# una etapa de e&uilibrio' 7ing8n coponente corrosi!o debe estar presente 7ing8n coponente &ue reaccione e,ot4ricaente debe estar presente /n general# si no estn in!olucrados azeótropos o corrientes laterales# se pueden separar n productos con n-9 colunas'
Los principales tipos de destilación son"
Destilación continua :por $raccionaiento; Destilación e,tracti!a Destilación azeótropica Destilación
La destilació !atc" # $#% l#tes es el proceso de separación de una cantidad espec%$ica :carga; de una ezcla li&uida en productos' /ste proceso se utiliza
apliaente en laboratorios y en las unidades pe&ue6as de producción donde la isa unidad puede tener &ue ser!ir para uchas ezclas' =uando e,isten n coponentes en el aterial de alientación# ser su$iciente una coluna por lotes# donde se re&uerir%an n-9 colunas de destilación continuas siples' /n una destilación batch t%pica# el l%&uido &ue !a a procesarse se carga a un calderin caliente# sobre el cual se instala la coluna de destilación e&uipada con su condensador' Una !ez &ue se carga el l%&uido inicial# ya no se suinistra s alientación' /l li&uido del calderin hier!e y los !apores ascienden por la coluna# parte del li&uido &ue sale del condensador# se re$lu.a y el resto se e,trae coo producto destilado' 7o se e,trae ning8n producto del calderin sino hasta &ue se copleta la corrida' Debido a &ue el destilado &ue se obtiene es s rico en el coponente !oltil &ue el residuo del destilador# este se agotara en el coponente s !oltil a edida &ue progresa la destilación' /n planta piloto se cuenta con un e&uipo construido totalente por !idrio pyre, &ue consta de un recipiente de carga con capacidad para apro,iadaente doce litros con el dispositi!o de calentaiento el4ctrico incorporado en su parte in$erior' La coluna cuenta con un relleno ordenado de te$lón e&ui!alente a una altura total de seis platos teóricos y el re$lu.o es controlado por edio de un dispositi!o agn4tico' /l condensador y el suben$riador estn acoplados en serie# utilizando agua de en$riaiento &ue circula en circuito cerrado# terinando en un balón acuulador' >e dispone de un sistea electrónico de coando :tablero; con el cual se $i.a la secuencia de prograas a seguir por el e&uipo onitoreando por edio de sensores las siguientes !ariables" teperatura de cabeza y $ondo# relación de re$lu.o# potencia suinistrada y ni!el de !ac%o' /l dise6o de una torre de destilación por lotes industrial es el &ue se uestra en el siguiente es&uea"
La destilació c#ti&a es un proceso ininterrupido en el cual se !eri$ica la producción de un $lu.o continuo' /l l%&uido o aterial orgnico &ue !a a ser destilado puede ser introducido continuaente en el alabi&ue o cargado de una sola !ez sin interrupir la recogida del destilado' /n el oento de la realización del proceso de destilación siple el alabi&ue necesita ser continuaente llenado con el aterial &ue se pretende destilar y !aciado al $inal de cada destilación# interrupiendo la recogida del destilado' /sto no sucede en la destilación continua ya &ue el proceso de destilación no se interrupe' /l dise6o de una torre de destilación continua industrial es el &ue se uestra en el siguiente es&uea"
DESARROLLO
/n la coluna descripta de destilación batch se colocó una ezcla de ? litros de etanol-agua al @*3 de etanol a @A#9B=' >e a.usto con los siguientes paretros# teperatura de l%&uido 02B=# teperatura de gas de cabeza ?@B=# potencia 92** Catts' /n la priera etapa :estabilización; no se re$lu.o nada del destilado# esta lle!o un tiepo de @ inutos' Mientras &ue en la segunda etapa se a.usto una relación de re$lu.o de )D y E con una teperatura de gas de cabeza de ?2B=' =on esta con$iguración se toaron una cantidad de uestras del destilado a deterinados tiepos con el ob.eti!o de deterinar caudales y coposición del iso' (iepo :seg;
Voluen :l;
)0@ )2? ))9
@? @)* @?
=audal :lseg; *#)? *#2@ *#2)
=oposición:B gl; 0@#2 09#) 0*#
(eperatura:B =; +#9 )*#@ 0#2
5hora se con$iguro con un re$lu.o distinto de relación D y 2E en donde la teperatura de gas de cabeza es de 0*B=' (iepo :seg;
Voluen :l;
A? 22@ 0)
@)? @)2 92@
=audal :lseg; *#0 *#)) *#0
=oposición:B gl; ?0#0 0 ?0#0
(eperatura:B =; 0#+ )#@ 9#@
/n la coluna de destilación continua se coloco la isa ezcla &ue se utilizo en el anterior proceso con un caudal de ? litroshora a @*B= hasta &ue se alcanzo el r4gien a los @@ inutos 2 segundos# donde se $i.o un nue!o caudal de 9* litroshora de los cuales ? litroshora iban a la corriente de $ondo y los @ litroshora restantes se recirculaban' Para a.ustar la corriente de $ondo y lograr los ? litroshora :@#@@ lseg; se toaron los siguientes datos de tiepos y !ol8enes' (iepo :seg; * * * * * * * *
Voluen :l; @A2 0+ 2* 2* 2* 2? ?+ AA
=audal :lseg; ?#? #@ 9#A+ 9#A+ 9#A+ 9#0 @#0 @#@
Por consiguiente se a.usta el caudal a 92 litroshora :@A#9B=; donde 9@ litroshora se !an por la corriente de $ondo y litroshora son de destilado :?0#2BGL a @0#+B=;# con una relación de re$lu.o de @D y 9E# este proceso tardo poco as de * inutos en entrar en r4gien' >e registraron una cierta cantidad de datos de tiepos y !ol8enes para obtener los siguientes caudales de destilado' (iepo :seg; * * * * * * * *
Voluen :l; @) @*#2 @9#2 @9#2 @9#2 @ @ @@#2
=audal :lseg; *#? *#+ *#+) *#+ *#+ *#? *#? *#?
CONCLUSIÓN
Del presente traba.o se pueden toar las siguientes conclusiones" •
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5nalizando solo la destilación iguiendo con el anlisis anterior# tabi4n puede destacarse &ue al !ariar la relación de re$lu.o# las coposiciones del destilado no se !en a$ectadas en gran edida' /l tiepo de estabilización de abas colunas depende de la relación de re$lu.o &ue se iponga' 5 igual $lu.o de alientación# la destilación continua es s e$iciente &ue la
BIBLIOGRAF'A
Distillation Design 1 enry H' listerJ McGraC-ill 900@ :Priera edición; CCC'alabi&ues'cotecnicasK destilaci#'ht
