practica rectificacion por lotes esiqie

7/24/2019 Practica Rectificacion Por Lotes ESIQIE

1/20

Instituto Politcnico Nacional

Escuela Superior de

Ingeniera Qumica EIndustrias Extractivas

Grupo: 3IM72

Equipo: 5

Profesor:

Carlos Constantino Ortiz Herrera

Alumno:

Martnez Mariel uis Al!erto

Noviembre del 2015

"

Laboratorio de Operaciones Unitarias

Operaciones de Separacin por

P!"#I"! $% ecti&cacin por lotes deuna me'cla binaria


2/20

Practica% ecti&cacin por lotes de una me'cla binaria

Ob(etivos de la pr)ctica

"onceptual*

#esarrollar los $ono$imientos para $ompren%er el fen&meno %e la separa$i&n%e lqui%os 'ol(tiles) por me%io %e la %estila$i&n %e una mez$la !inaria en una

$olumna a%ia!(ti$a %e re$ti*$a$i&n por lotes) $om!inan%o + $omparan%o los

resulta%os e,perimentales $on los te&ri$os $al$ula%os a partir %e la e$ua$i&n

%e -alei./ + po%er pre%e$ir los tiempos %e opera$i&n) las masas +

$on$entra$iones o!teni%as0

Procedimental

-ealizar los %ia.ramas %e equili!rio !inario %e los sistemas: etanol1a.ua) $omo

solu$i&n i%eal1.as i%eal + solu$i&n no i%eal1.as i%eal0

!ctitudinal

O!ser'ar una $on%u$ta a%e$ua%a %urante la realiza$i&n %e la pr($ti$a

e,/i!ien%o una %is$iplina profesional0 -ealizar una in'esti.a$i&n en las

referen$ias %isponi!les so!re las %iferentes apli$a$iones %el pro$eso %e

%estila$i&n

Introduccin #erica

a %estila$i&n %e mez$las !inarias es una %e las opera$iones !(si$as m(s

importante en la in%ustria qumi$a0 El o!eti'o %el %iseo %e las $olumnas %e

%estila$i&n $onsiste no s&lo en $onse.uir un pro%u$to $on la $ali%a% requeri%a

a un $osto mnimo) sino que tam!i4n se %e!e propor$ionar un pro%u$to $on un

.ra%o %e pureza $onstante) aunque se pro%uz$a al.una 'aria$i&n en la

$omposi$i&n %e la mez$la %e parti%a alimenta$i&n6) /e$/o !astante fre$uente

en las in%ustrias0

os equipos %e %estila$i&n est(n forma%os esen$ialmente por una o 'arias

etapas %on%e se efe$tan simult(neamente estas %os opera$iones %e

'aporiza$i&n + $on%ensa$i&n par$iales) e,istien%o tres m4to%os %e lle'arse a

$a!o: %estila$i&n %iferen$ial) %estila$i&n s!ita + re$ti*$a$i&n8 en esta o$asi&n)

se analizar( la %estila$i&n $ontinua $on re$ti*$a$i&n0

ecti&cacin por lotes

2


3/20

a %estila$i&n por lotes es una opera$i&n que no o$urre en esta%o

esta!le) %e!i%o a que la $omposi$i&n %e la materia prima $ar.a%a que

pro$e%e la 'aporiza$i&n el $onteni%o %e este $ompuesto 'a

%isminu+en%o0 o anterior se 'e re9ea%o en el aumento %e la

temperatura %e to%o el sistema %e %estila$i&n) %e!i%o a que en el

re$ipiente se $on$entran los $omponentes menos 'ol(tiles0 En las %estila$iones intermitentes) llama%as tam!i4n !at$/) por lotes o

%iferen$ial) se $ar.a al equipo una %etermina%a $anti%a% %e la mez$la

%e inter4s para que) %urante la opera$i&n) uno o m(s $ompuestos se

'a+an separan%o %e la mez$la ori.inal0 n eemplo $omn $orrespon%e

a las %estila$iones que o$urren en los la!oratorios) %on%e el lqui%o es

'a$ia%o en un re$ipiente + $alenta%o /asta /er'ir0 El 'apor forma%o se

retira $ontinuamente por $on%ensa$i&n) que $orrespon%e al $ompuesto

m(s 'ol(til0

El equipo m(s sen$illo para una %estila$i&n por lote $onsiste en untanque $on sistema %e $alentamiento) un $on%ensa%or + uno o m(s

tanques %e alma$enamiento para el pro%u$to0 El material se $ar.a al

tanque + su $onteni%o se /a$e /er'ir0 os 'apores son $on%ensa%os +

alma$ena%os en un tanque $ole$tor0 a 'elo$i%a% %e e'apora$i&n

al.unas 'e$es se $ontrola para e'itar la so!re$ar.a %el $on%ensa%or)

pero pr($ti$amente no se requiere %e nin.n otro tipo %e $ontrol0 Este

es el moti'o por el $ual al.unos autores %enominan a este pro$eso $omo

%estila$i&n %iferen$ial0 ;i se representa los moles %e 'apor por %=,6

"6

;uponien%o un $am!io %iferen$ial su*$ientemente pequeo tal que la

$on$entra$i&n en el 'apor no 'ara0

#a%o que el !alan$e por $orrientes $orrespon%e a %< > 1 %=) alsustituir + e,pan%ir se tiene:

+%= > =%, ? ,%=

26

-earre.lan%o t4rminos e inte.ran%o) se o!tiene:

3


4/20

ln = i@=f6 > 1 %,@+1,6

36

#on%e el su!n%i$e i representa la $omposi$i&n ini$ial %el tanque %e

%estila$i&n + f la $omposi$i&n *nal %el mismo0

a E$ua$i&n 36 se pue%e inte.rar f($ilmente para el $aso en que lapresi&n sea $onstante) el $am!io %e temperatura %el tanque que

alma$ena la $ar.a sea mu+ pequeo + la $onstante %e equili!rio sea

in%epen%iente %e la $omposi$i&n0 ;i se sa!e que +>B,) %on%e B es la

$onstante %e equili!rio fsi$o) + si 4sta fuera apro,ima%amente

$onstante) la E$ua$i&n 36 se $on'ertira en: ln =i@=f6 > "@B1"6ln,i@,f6

6 Para una mez$la !inaria) si la 'olatili%a% relati'a se supone

$onstante) la inte.ra$i&n %e la e$ua$i&n 36 lle'a a:

n = i@=f6 > "@D1"6 ln,i@,f6 ? Dln"1,f6@"1

,i66 56;i la rela$i&n %e equili!rio +>F,6 se en$uentra en forma ta!ular o

.ra*$a para la $ual no e,iste una solu$i&n analti$a sen$illa) la e$ua$i&n

36) llama%a e$ua$i&n %e -a+lei./) se %e!e inte.rar .ra*$a o

num4ri$amente0


5/20

+esarrollo experimental

5

Operacin a

re,u(o total


6/20

J

#ear esta!ilizar el

sistema mantenien%o

$onstante la presi&n

%e 'apor %e

$alentamiento + el

9uo %e a.ua %e

enfriamiento %e los

$on%ensa%ores0

na 'ez al$anza%o el

r4.imen esta!le %e

opera$i&n a re9uototal) se pro$e%e a

tomar le$turas %e

temperaturas) .astos

%e re9uo) altura %el

ni'el %el /er'i%or) las

%ensi%a%es + otra

muestra %e %estila%o Posteriormente se

pro$e%e a operar la

$olumna a re9uo

$onstante) a!rien%ola '(l'ula %e la parte

inferior %el rot(metro

%e %estila%o0

#eterminar el 'alor

%e la rela$i&n %e

re9uo) a la $ual se 'a

a operar + /a!era!ierto el a.ua %e

enfriamiento %el

enfria%or $on$4ntri$o

%el %estila%o0

Operacin a re,u(o

constante -

composicin de

destilado variable

Inme%iatamente

%es$ar.ar el tanque

inferior + $errar su

'(l'ula %e %es$ar.a)

a!rir la '(l'ula

superior + %ear que

el tanque %estila%o

%el se.un%o $orte

si.a 9u+en%o en el

tanque inferior /asta

$umplirse los

si.uientes 5 minutos

%el se.un%o $orte

Cui%ar que se re$i!a el %estila%o en el tanque

re$eptor inferior %e %estila%o %urante 5 minutos) al

$umplirse este tiempo $errar la '(l'ula superior %el

tanque inferior para $omenzar a re$i!ir el se.un%o%estila%o en el tanque superior

Ha$er la $anti%a% %e

$ortes que permita el

tiempo %e opera$i&n

-epetir esta

opera$i&n $a%a 5

minutos) a $a%a $orte

se %e!er( me%ir +

re.istrar su 'olumen)

%ensi%a% +temperatura


7/20

Secuencia de c)lculos

#abla de datos experimentales

+!#OS INI"I!LES

!limentaci

n

./

0cm1

2

0L1

0g3cm41

5 6peso 6mol

7ervidor "K02 25 0KJ5 "K 0L

DATOS DE OPERACIN A REFLUJO TOTAL

Pvapor= 0.8 Kgf/cm2

h (cm) V (L) (g/cm3) % Xpe! Xm!"

Reflujo #$&' L/m

De*"+,! XD ----- 0.891 0.82 85 0.!892

DATOS DE OPERACIN DE RECTIFICACIN A REFLUJO CONSTANTE

"or#e 1 V (L) (g/cm3) Xm!"

De*"+,! XD 1 0.8!$ 0.!$

"or#e 2 V (L) (g/cm3) Xm!"

De*"+,! XD 0.5 0.8$ 0.59

"or#e V (L) (g/cm3) Xm!"

De*"+,! XD 0.$ 0.8$5 0.58

"or#e $ % &'( &g/cm( )mol

7


8/20

De*"+,! XD 0.5 0.85 0.5$

"or#e 5 % &'( &g/cm( )mol

De*"+,! XD 0. 0.85$ 0.55

"or#e ! % &'( &g/cm( )mol

De*"+,! XD 0. 0.85$ 0.55

"or#e * % &'( &g/cm( )mol

De*"+,! XD 0. 0.855 0.5

"or#e 8 % &'( &g/cm( )mol

De*"+,! XD 0. 0.855 0.5

"or#e 9 % &'( &g/cm( )mol

De*"+,! XD 0. 0.855 0.525

"or#e 10 % &'( &g/cm( )mol

De*"+,! XD 0. 0.855 0.52

"or#e 11 % &'( &g/cm( )mol

De*"+,! XD 0.$ 0.8$5 0.5*

REFLUJO TOTAL

CORTES DE DESTILADO

T (-C) 1 2 $ 5 ! * 8 9 10 11

T# *9 81 81 8$ 85 8! 8! 85 8! 8! 8* 8*

T' *8 80 81 8 89 8! *9 *5 *$ *$ *$ *$

T3 8! 85 85 85 89 80 *! ** * * * *

T. 9* 90 89 85 89 *8 *5 * * * * *2

T *$ 2$ 2$ 25 25 25 25 25 25 25 25 2!

T0 2* 28 29 28 28 28 28 28 28 2* 2* 2*

T *0 *1 *2 *2 *2 *2 *2 *2 *1 *1 *0 *0

T& 2$ 0 * $! $8 $8 !! !8 !* *5 !2 58

T1 52 $* $5 $ $2 $2 $0 * ! $ 0 2

T#2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

T## 22 2$ 2$ 2! 2! 2! 2! 2! 25 25 25 25

"0 #esarrollar la .r(*$a %e equili!rio %e la solu$i&n !inaria %e etanol1a.ua

L


9/20

0" 02 03 0 05 0J 07 0L 0K "

02

0

0J

0L

"

8ra&co 6 vs 9 Etanol !gua :;: mm7g

"omposicion 6

"omposicion 9

20 Emplean%o el m4to%o %e M$Ca!e1/ile) $al$ule el nmero mnimo %e

etapas te&ri$as + la e*$ien$ia a re9uo total) en %on%eXD=0.6892 )

XW=0.084

NET=3NPR= NET1

EFICIENCIA100 E=

NET1NPR

100

E=3116

100

=12.5

. Para la operaci+, de rec#ificaci+, a reflujo co,#a,#e co, lo da#o eperime,#ale

de#ermi,e la pe,die,#e de la rec#a de operaci+, grficame,#e el Nmero de 3#apa

4e+rica de operaci+,.

K


10/20


11/20

NET=3NPR= NET1

EFICIENCIA100 E=

NET1NPR

100

E=3116

100

=12.5

"orte $

D2=Volumen

tiempo =0.35L

5min=0.07 L

min

L2=

LPM

=1.582

L

min0.845

Kg

L

46 (0.59 )+18(10.59)KmolKg

=0.0387Kmol

min

D2=

0.07 L

min0.845

Kg

L

46

(0.59

)+18

(1

0.59

)

Kmol

Kg

=0.001713Kmol

min

R2=

L2

D2

=0.0387

Kmol

min

0.001713Kmol

min

=22.6

Para 0O00E $(l$ulo %e !

b2=

R2

R2+1=

22.6

22.6+1=0.025

NET=3NPR= NET1EFICIENCIA100 E=NET1NPR

100

E=3116

100

=12.5

"orte 4

D3=

Volumen

tiempo=

0.34L

5min=0.068

L

min

L3=LPM

=1.582

L

min0.845

Kg

L

46 (0.58 )+18 (10.58)KmolKg

=0.039Kmol

min

D3=

0.068 L

min0.845

Kg

L

46 (0.58 )+18 (10.58)Kmol

Kg

=0.001678Kmol

min

""


12/20

R3=

L3

D3

=0.039

Kmol

min

0.001713Kmol

min

=23.2647

Para 0O00E $(l$ulo %e !

b3=

R3

R3+1=

22.67

22.67+1=0.0244

NET=3NPR= NET1

EFICIENCIA100 E=

NET1NPR

100

E=3116

100

=12.5

Esto se reali'a para los == cortes >ue se reali'aron durante laoperacin

$. "alcule el #iempo de de#ilaci+, ( la compoici+, promedio e, cada cor#e de de#ilado

comprelo co, el #iempo real ob#e,ido.

XDprom=F!WXW

FW

F=W+D

W=FD

F!=WXW+DXD

F!=(FD)XW+DXD

F!=FXWDXW+DXD

F!FXW=DXW+DXD

F(!XW)=D(XDXW)

F=DXDXW!XW

C!*e #

"2


13/20

e co,idera a )6 como 0.08 e, #odo lo cao debido a 7ue ,o e #omaro, lec#ura del reiduo

dura,#e la eperime,#aci+, debido al peligro de 7uemadura al e#ar calie,#e dura,#e la operaci+,

f como la compoici+, 7ue e midi+ e, el ervidor.

F=DXDXW

F

XW

=0.0048

Kmol

min0.640.08

0.0840.08=0.6734

Kmol

min

:el ;ala,ce


14/20

t= 7.91+1

0.0396Kmol

min

(1.1853Kmol1.1414Kmol )=9.867min

C!*e '

F=DXDXW

FXW=0.001713

Kmol

min0.590.08

0.0840.08=0.2184

Kmol

min

:el ;ala,ce


15/20

W0=

V0

0

PM=

25L0.965Kg

L

46 (0.084 )+18 (10.084) Kg

Kmol

=1.1853Kmol

W2=W0VRTtrD2t=1.1853Kmol0.0396Kmol

min 0.5min0.0017Kmol

min 5min=1.1569Kmo

t= 7.91+1

0.0396Kmol

min

(1.1853Kmol1.1569Kmol)=16.9min

C!*e 3

F=DXDXWFXW

=0.001678

Kmol

min0.580.08

0.0840.08 =0.2097

Kmol

min

:el ;ala,ce


16/20

VRT=1.782

L

min0.823

Kg

L

460.689218 (10.6892 )=0.0396

Kmol

min

PM=(0.084 ) (46 )+ (10.084 ) (18 )=20.352 Kg

Kmol

W0=

V0

0

PM=

25L0.965Kg

L

46 (0.084 )+18 (10.084) Kg

Kmol

=1.1853Kmol

W3=W

0VRTtrD3t=1.1853Kmol0.0396

Kmol

min0.5min0.001678

Kmol

min5min=1.1571K

t= 7.91+1

0.0396Kmol

min

(1.1853Kmol1.1571Kmol )=17.2min

Esto se reali'a para los == cortes

50 C(l$ulo %e los moles %e $ar.a que %e!en ser %estila%os a una$omposi$i&n prome%io + tiempo %e %estila$i&n0

"J


17/20

055 05J 057 05L 05K 0J 0J" 0J2 0J3 0J

"075

"0L

"0L5

"0K

"0K5

2

205

20"

20"5

9+?6+

=309+@6A1

Ha$er la inte.ra$ion !ao la $ur'a

# (X#)X#X$

=%X( 1

&')prome#io

WoW=

X$ 1

X$ 2

ln($!$o )=( ' 1

)DXWPR*MEDI*

ln($!$o )=( 1

)DXWPR*MEDI*

ln

($!

$o )= (0.0710.08 )

(1.786+2.174 )+ (2.174+1.961 )(1.961+2)6

ln($!$o )=0.018

"7


18/20

$ !

$0=e0.018

$ !

$0=0.982

W!=1W0=0.9821.1853=1.164+mol

min

6+ 6A =306+@6A1

0J 0L "07LJ

05K 077

"0KJ"

05L 07

2

05 07"

20"7

05 0JL

20"7

05 0J5

20"7

05 0J2

20"7

053 05

K

20222

053 05J

20222

053 053

20222

05L 05 2

T+4"+ ,e e5"*+,!

Numero de e#apa #e+rica 3ficie,cia

Reflujo 4o#al 3 #'$Reflujo co,#a,#e

"or#e 1 3 #'$"or#e 2 3 #'$"or#e 3 #'$"or#e $ 3 #'$"or#e 5 3 #'$"or#e ! 3 #'$"or#e * 3 #'$

"L


19/20

"or#e 8 3 #'$"or#e 9 3 #'$"or#e 10 3 #'$"or#e 11 3 #'$

Re6"57! C!*+*e W0=1.1853Kmol

C!*e F(8m!"/m)

9(8m!"/m)

D(8m!"/m)

L!(8m!"/m)

XDprome#io *

(min)

R

1 2$03. 2$00&0 2$22.& 2$23& 2$0. 1$&0 $1#2 2$'#&. 2$'#0 2$22# 2$23& 2$1 #0$12 ''$' 2$'21 2$'2& 2$22#0 2$231 2$& #$' ''$0$ 2$#1&. 2$#10 2$22# 2$2.2 2$. #$00 ''$25 2$#1 2$#1. 2$22# 2$2.2 2$. #$& ''$30! 2$#1 2$#1. 2$22# 2$2.2 2$. #$& ''$30* 2$#1 2$#1. 2$22# 2$2.2 2$. #$& ''$30

8 2$#13 2$#1#3 2$22# 2$2.# 2$3 #$&1 ''$#9 2$#133 2$#1# 2$22# 2$2.# 2$3 #$12 ''$#.10 2$#133 2$#1# 2$22# 2$2.# 2$3 #$12 ''$#.11 2$'21 2$#1# 2$22#0 2$231 2$& #$' ''$0

Re6"57! C!*+*e W0=1.1853Kmol

C!*e 9(8m!") 4(L$O$:$E)1 #$#.#. 2$2#2 #$#013 2$2' #$### 2$2'3

$ #$#0& 2$2'#5 #$#011 2$2'#! #$#011 2$2'#* #$#011 2$2'#8 #$#01' 2$2'#9 #$#01# 2$2'#10 #$#01# 2$2'#11 #$### 2$2'3

"K


20/20

Observaciones de la Pr)cticaNOPE"onclusiones de la Pr)cticaQOPE

BibliograCa QOPE

2

practica rectificacion por lotes esiqie

Documents