PRACTICA N°4 DETILACION SIMPLE O DESTILACION DIFERENCIAL 1. FUND FUNDAM AMEN ENTO TO TEORIC TEORICO O La destilación es una operación de separación que consiste en eliminar uno o más de los comp compon onen ente tes s de una una mezc mezcla la volá voláti till por por medi medio o de la transf transfer erenc encia ia simult simultáne ánea a de calor calor y masa masa.. Se basa basa en la dife difere renc ncia ia de volatilidad de los constituyentes de la mezcla, separando o fraccionando esto estos s en func funció ión n de su temp temper erat atura ura de ebul ebulli lici ción ón.. Para ara el caso caso de la destilación diferencial, se trata de una operación intermitente en la que la mezcla se calienta hasta su temperatura de burbuja. El vapor se condensa y se reco ecoe e en form forma a de l!qu l!quid ido o. " medi medida da que que se va evap evapor oran ando do el compon component ente e más voláti volátil, l, la temper temperatu atura ra de ebulli ebullició ción n de la mezcla mezcla va aumentando. Suponi Suponiend endo o que el vapor vapor enera enerado do y la alime alimenta ntació ción n se encuent encuentran ran en equilibrio dinámico, su composición variara continuamente. En una mezcla binaria tendremos el componente " #más volátil$, para nuestro caso se trata de etanol% y el componente &, aua. En esta e'perimentación se procederá a real realiz izar ar la dest destil ilac ació ión n dife difere renc ncia iall de una mezc mezcla la de etan etanol ol(a (au ua. a. El equilibrio de esta mezcla tiene la particularidad de poseer un azeótropo. azeótropo. )n azeótropo es una mezcla liquida de dos o más componentes que poseen un *nico punto de ebullición constante y +jo, y que al pasar al estado vapor se comporta como un l!quid uido puro uro, o sea como si fues uese un solo componente. Puede hervir a una temperatura superior, intermedia o inferior a la de los constituyentes de la mezcla, permaneciendo el l!quido con la misma composición inicial, al iual que el vapor, por lo que no es posible separarlos por destilación simple. En el punto donde se forma el azeótropo, la compos composici ición ón de la fase fase liquid liquida a y vapor vapor en equili equilibri brio o liquid liquido(v o(vapo aporr es idntica.
2. OBJETIVO → → →
→ →
→
-ranizar la operación de destilación diferencial en el equipo apropiado. omprobar los fundamentos teóricos de destilación diferencial. /ealizar la separación por destilación de una mezcla binaria liquida en sus componentes por medio de esta destilación. Evaluar la ecuación real para e'cluir /ayleih omprender y analizar los principios básicos de la destilación simple e intermitente, usando ecuaciones y diaramas pertinentes. /ealizar el &alance de 0ateria y el &alance de Ener!a.
PARA RESOLVER LA ECUACIÓN RAYLEIGH TENEMOS: a) V!a"#!#$a$ R%!a"#&a 1
0 10 20 : : i
X X X1 X2 : : Xi
Y Y Y1 Y2 : : Yi
Se determina el promedio del rano de operación5
2 2 23 24
: : 2i
αi =
[ ] 1− Xi
Yi Xi
1−Yi
K αi = K
=
α . X ^
Y
1
+ ( α −1 ) . X
= Y = F ( X )
^
/esolviendo la ecuación5 ln
( ) F W
=
1
α
1
−
ln
[
X F ( 1 X W ) −
X W
]
') C("a("% $% $#"*#'+,#-(:
Y Ki = X Y = F ( X ) Y = K . X ^
K ^
)
X
Y
K
X X1 X2 : : Xi
Y Y1 Y2 : : Yi
6
^
63 64
: : 6i
ln
( ) F W
=
1
K −1
ln
[ ] X F
X W
,) I("%/*a,#-( N+0*#,a: ln
X F
( )=∫ F W
X W
X F
d = K . d 1− X X
∫
^
W
Por tanto se ra+ca / vs 7, se tendrá una función de / vs 7 que desde los limites 7 8 a 79 representan el valor numrico de la interal y es iual a loaritmo neperiano de 9 sobre :.
X X X1 : : Xi
Y Y Y1 : : Yi
R /3 /4
: : /i
OBSERVACIONES: Las composiciones 78 y 7; var!an conforme transcurre el tiempo de destilación, las primeras porciones de destilación son más concentradas en el componente volátil. Para conseuir un destilado diferencial en forma sucesiva, se debe proceder a una destilación lenta tal que el vapor desprendido del l!quido este diferencialmente en equilibrio en todo momento con dicho l!quido. &"L"<E ;E 0"=E/>" 3. &alance ?lobal al +nalizar la destilación
F = D +W
2.
&alance de masa de componente más volátil5
F . X F = D . X D + W . X W
X D
F . X F W . X W −
=
F W −
alculo de la composición promedio del destilado acumulado En un instante cualquiera5 GLOBAL
“A”
Moles entrantes
0
0
Moles salientes
dv
y.dv
Moles acumulados
dL
d(Lx)
E @ S A ")0 ?lobal
@ dv A dL B.#3$ (ydv A d#L'$ B.#4$
“A”
/eemplazando #3$ en #4$ (ydv A d#L'$ ydv A Ld' C 'dL Ld' A #y @ '$dL d L
=
d y x −
S# 3 5 3 5F 6 L 3 F 3 D5 3 57 6 L 3 7
ln
( ) F W
X F
=∫ X W
d y − x
Ecuación /ayleih permite determinar 9, :, 79, 78, conociendo las otras D variables conformado con las ecuaciones de &alance total. 3.
I("%/*a,#-( /*a8,a
4.
D%a**!! $%! a(9!## (+0*#,
;ividir a ' en diferenciales entre 7 8 y 79 de tal manera que cada 7 establece un área unitaria que debe ir acumulando entre los l!mites de operación. Para el &alance de Ener!a, el color suministrado por el re(hervidor o calderin #cocina$, ener!a total para llevar cara inicial hasta nivel de ebullición y lueo vaporizar para obtener el mezclado total. A7; =vAFv 9, 79 , =9 , F9 C G/ A 78, 78, =8, h8 E. inicial
alor
Ener!a +nal
9.h9 C G/ A ;.hv C :.h8 G/ A ;.hv C :.h8 @ 9.h 9 h9 A H79.P" C #3( 79$P&I #=9 @ =o$ h8 A H78. P.0" C #3( 78$PI #=8 @ =o$ Fv A 7;.0"HP"#=v @ =o$ C J "I C #3( 7 o$0&HP&#=v @ =o$ C J&I
alor requerido en el condensador5 ;.Fv A Gc C ;h ; Gc A ;#Fv ( h ;$
D 3 5D.CPA.MA1;5D)CPB< TB;T) el calor en el condensador sub enfriador Gc A Hm.p.K=I1 ;
D-($%: 1; A =iempo total de destilación 1 = A ariación de temperatura que sufre el Muido en el condensador sub(enfriador D. 0"=E/>"LES
• • • • • • • • • • •
inta masNin tape #ancha$ Soporte Pinza &alón de D bocas #3lt$ =apones perforados /efrierante ocina Elctrica /efractómetro =ermómetros O(34 tubos de ensayo ?radillas
REACTIVOS: • •
Agua Etanol
MATERIAL DE LIMPIE=A: "ntes y despus de +nalizar la practica
4. METODOLOGIA Y PROCEDIMIENTO
;estilación simple o diferencial. >nstalar el balón de D bocas. >ntroducir la muestra, siempre tratar de que no sea más de la mitad del recipiente. olocar en la boca central el tapón, tubo de desprendimiento y termómetro, lueo en la boca lateral otro termómetro con tapón y por *ltimo en la tercera boca solo tapón. Se coloca el refrierante con una pinza, de preferencia con abrazadera y tapón de entrada con un tubo de desprendimiento. olocamos manueras humedecidas y siempre en contracorriente. Enumerar tubos de ensayo para recoer muestras hasta temperatura ambiente. 0uestra al comenzar hervir la solución.
"l +nalizar el ensayo, determinar sus propiedades.
>. RESULTADOS DE LOS DATOS E5PERIMENTALES OJO: NO ME ENVIARON MAS IMAGENES
