Destilación grupo F

Hemos tomado datos de la composición volumétrica para el destilado y residuo de un informe anterior.

Tabla 2 Datos teóricos de las propiedades para etanol y agua

Tabla 3 Capacidades caloríficas del etanol en solución para diferentes % molares

*Datos interpolados

Tabla 4 Temperatura de Burbuja y Rocío

Balance de masa

Debido a que la composición se encuentra en fracciones de volumen, hallaremos las fracciones molares correspondientes a la corriente de entrada:

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Donde:

[pic 3]

[pic 4]

También, se procede a calcular la masa molar aproximada de cada corriente:

[pic 5]

[pic 6]

Ahora, convirtiendo los flujos másicos (lb/hr) en flujos molares (mol/s):

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[pic 8]

Realizando el balance global:

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Realizando el balance por componente:

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Balance de energía

Cálculo de la condición térmica de la alimentación

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Para hallar las entalpías, recurriremos a las ecuaciones del libro Treybal:

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[pic 21]

Entonces:

[pic 22]

La alimentación es un líquido por debajo de la temperatura de burbuja, con los datos de equilibrio del sistema binario, trazamos la curva de equilibrio y la recta identidad:

[pic 23]

Ahora calculamos la pendiente de la recta “q”:

[pic 24]

De la gráfica se puede notar que existe un punto azeotrópico ubicado en 0.8954 molar de la fase líquida aproximadamente. Luego, nos ubicamos en la recta identidad en el punto (0.1264; 0.1264) y trazamos una recta con pendiente igual a m = 7.713 interceptando la curva de equilibrio y obtenemos los puntos para la recta “q”:

La ecuación de la recta “q”:

[pic 25]

En la siguiente tabla, los datos de la primera fila representan la intersección de la recta “q” y la curva de equilibrio, los de la segunda fila representan la composición del destilado que se representan en la recta de identidad y la tercera fila es la intersección del eje y con la recta que une los puntos de las dos primeras filas. A partir del tercer dato calculamos el reflujo mínimo de la siguiente manera:

Tabla 5 Puntos para hallar Rmin

Luego:

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Considerando que la relación de reflujo es 1.5 veces la relación de reflujo mínima, entonces:

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La zona de enriquecimiento:

La intersección del eje “y” con la recta de operación en la zona de enriquecimiento.

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Tabla 6 Zona de enriquecimiento

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Asimismo, para la recta de empobrecimiento utilizaremos el punto de los fondos en la identidad (0.0635, 0.0635) y la intersección de la recta “q” con la recta de enriquecimiento:

Tabla 7 Zona de empobrecimiento

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Quedando una gráfica de la siguiente manera:

[pic 33]

Gráfico 2 Destilación experimental en la torre empacada

Cálculo de HETP

Si realizamos el método gráfico podemos trazar 4.5 etapas de equilibrio, y no consideramos el rehervidor ni el condensador por ser totales, luego:

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Cálculos del HTOG

Por el método del trapecio de las integrales:

[pic 36]

En la zona de enriquecimiento:

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