¿Qué factores determinan la separación por destilación?

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1. Investiga ¿Qué factores determinan la separación por destilación?

En la destilación el agente de separación es la energía, es un método para separar componentes de una solución; depende de la distribución de las sustancias entre una fase gaseosa y una líquida, y se aplica a los casos en que todos los componentes están presentes en las dos fases. La segunda fase de la mezcla se obtiene por evaporación o condensación a partir de la solución original (Geankoplis,1998)

1. Describe detalladamente los equipos en los que se lleva a cabo la destilación en lote y continua.

Destilación continua

Columna típica de fraccionamiento continuo

La alimentación se introduce en un plato de la parte central de la columna de destilación, la alimentación se introduce en un plato de la parte central de la columna. Si la alimentación es líquida, desciende por la columna hacia el hervidor y se agota en el componente A por el vapor que asciende desde el hervidor. Por este medio se obtiene un producto residual, que es el componente B casi puro. (McCabe,2007)

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McCabe,2007

Columnas empacadas

Se requiere de un diámetro de columna no muy grande. Son menos costosas que las columnas de platos y tienen una menor caída de presión. La desventaja principal es la dificultad de obtener una buena distribución del líquido. Cuando el líquido se rocía sobre todo el empaque en la parte superior de la columna, el líquido tiende a moverse hacía la pared y al flujo a través del empaque en canales o caminos preferenciales. (McCabe,2007)

Destilador discontinuo

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McCabe,2007

La mezcla se carga en un destilador o hervidor y se le suministra calor por medio de un serpentín o a través de la pared del recipiente hasta que el líquido alcanza la temperatura de ebullición y se vaporiza entonces una parte de la carga. En el método más sencillo de operación, los vapores pasan directamente desde un destilador hasta el condensador. El vapor que en un determinado momento sale del destilador está en equilibrio con el líquido existente en el mismo, pero como el vapor es más rico en el componente más volátil, las composiciones del líquido y el vapor no son constantes (McCabe,2007)

1. Investiga las ecuaciones que describen el equilibrio liquido-vapor para un sistema ideal y no ideal.

Según Geankoplis (1998) la ley de Raoult, que es una ley ideal, se puede definir para fases vapor-líquido en equilibrio:

Donde

𝑝𝐴 = 𝑃𝐴𝑥𝐴

pA: presión parcial del componente A en el vapor de Pa (atm)

PA: es la presión de vapor de A puro en Pa (atm), y XA es la fracción mol de A en el líquido

Esta ley sólo es válida para soluciones ideales, como benceno-tolueno, hexano heptano y alcohol metílico-alcohol etílico, que por lo general son sustancias muy similares entre sí.

La volatilidad relativa de A con respecto a B en el sistema binario para un sistema ideal

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𝑃𝐴

𝛼𝐴𝐵 =[pic 6][pic 7]

𝐵

En los sistemas no ideales, como en los sistemas de hidrocarburos el equilibrio suele

representarse

𝑦𝐴 = 𝐾𝐴𝑥𝐴

Donde

KA es la constante de equilibrio o coeficiente de distribución vapor-líquido para el componente A.

1. Ilustra los diagramas de equilibrio Txy, Hxy, Pxy de los sistemas: acetona-agua, etanol-agua.

Sistema acetona-agua

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Txy

Pxy

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Hxy

Sistema etanol-agua

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Txy

[pic 11]

Hxy[pic 12]

Pxy

1. Reporte las fichas técnicas de los componentes puros, acetona y etanol.

[pic 13][pic 14]

[pic 15][pic 16]

[pic 17]

[pic 18]

[pic 19][pic 20]

1. Representa el balance de materia y energía de una destilación en lote con rectificación.

Balance de materia

Balance total de materia

𝐹 = 𝐷 + 𝐵

Balance del componente A

Eliminando B

𝐹𝑥𝐹 = 𝐷𝑥𝐷 = 𝐵𝑥𝐵

Eliminando D

𝐷        𝑥𝐹 − 𝑥𝐵

=[pic 21][pic 22]

𝐹        𝑥𝐷 − 𝑥𝐵

𝐵        𝑥𝐷 − 𝑥𝐹

=[pic 23][pic 24]

𝐹        𝑥𝐷 − 𝑥𝐵

Donde:

F es la alimentación de concentración xF (mol/h) D producto destilado de concentración xD (mol/h) B producto residual de concentración xB (mol/h)

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