Destilacion Cachuchas De Burbujeo

OBJETIVOS

-Entender el comportamiento de la columna de destilación al mantener el valor del reflujo.

-Aplicar la metodología de trabajo para operar y optimizar la columna con una mezcla binaria en rectificación continua.

PROCEDIMENTAL

-Realizar los diagramas de equilibrio binario de los sistemas: metanol-agua y etanol-agua, como solución ideal-gas ideal y solución no ideal-gas ideal.

ACTITUDINAL

-Desarrollar habilidades de investigación para ubicar en referencias las diferentes aplicaciones de la destilación.

MARCO TEÒRICO

La destilación de mezclas binarias es una de las operaciones básicas más importante en la industria química. El objetivo del diseño de las columnas de destilación consiste no sólo en conseguir un producto con la calidad requerida a un costo mínimo, sino que también se debe proporcionar un producto con un grado de pureza constante, aunque se produzca alguna variación en la composición de la mezcla de partida (alimentación), hecho bastante frecuente en las industrias. Los equipos de destilación están formados esencialmente por una o varias etapas donde se efectúan simultáneamente estas dos operaciones de vaporización y condensación parciales, existiendo tres métodos de llevarse a cabo: destilación diferencial, destilación súbita y rectificación; en esta ocasión, se analizará la destilación continua con rectificación.

RECTIFICACIÓN

La rectificación es la forma más importante de desarrollar la destilación y a diferencia de las otras formas, el vapor formado y condensado se devuelve al sistema como líquido, produciendo una corriente denominada reflujo, que provoca una mejora en la separación.

En la rectificación al realizarse condensaciones y vaporizaciones sucesivas puede conseguirse un sustancial incremento del contenido del componente más volátil en la fase vapor.

El equipo utilizado para ello se denomina columna de rectificación y en ella se ponen en contacto en contracorriente una fase líquida descendente y una fase vapor ascendente. El equipo consta básicamente de una columna cilíndrica con un hervidor en su base, en el que hierve continuamente la mezcla a separar generando el vapor que ascenderá hasta la parte superior de la columna.

Por otra parte, en la parte superior existe un condensador, donde el vapor procedente de la columna se vuelve a condensar, retirándose parte del líquido resultante, como producto destilado, mientras que otra parte se devuelve a la columna como reflujo, imprescindible para que exista fraccionamiento en la columna. El condensador puede ser total, cuando se condensa todo el vapor que llega dividiendo luego el líquido en dos corrientes (destilado y reflujo), o parcial, donde el producto o destilado se retira como vapor, siendo el líquido en equilibrio con ese vapor el que constituye el reflujo. En la rectificación continua la corriente de alimentación suele introducirse en el plato en el que la composición de las fases coincide aproximadamente con la de ésta. Así pues, a lo alto de la columna hay una variación en la composición de la mezcla. El vapor, a medida que asciende, se enriquece en el componente más volátil y el líquido, a medida que desciende, aumenta su concentración en el componente menos volátil, por lo que la volatilidad de ambas fases aumenta de abajo hacia arriba disminuyendo el punto de ebullición.

COLUMNA CON CACHUCHAS DE BURBUJEO

La columna cuenta con 17 platos, cada uno de éstos tiene dos cachuchas de burbujeo; los platos tienen 6 pulgadas de diámetro interior y están separados 6 pulgadas entre sí. El material usado en la columna y en todos sus accesorios es acero inoxidable.

En teoría, esta columna puede operarse prácticamente desde el tablero, ya que en éste se encuentran instalados los interruptores correspondientes a las válvulas de solenoide de alimentación y muestreo, así como las de venteo y alimentación de agua de enfriamiento.

El equipo dispone de un tablero de control de válvulas solenoide; estando en uso las de alimentación a los platos y de venteo en el condensador. También se cuenta con otro tablero para accionar las válvulas solenoide de toma de muestra y las bombas de alimentación de mezcla y de agua para la condensación.

ELEMENTOS DEL SISTEMA

- Bomba de alimentación

- Hervidor

- Columna de rectificación

- Condensador

- Tanque acumulador

- Bomba de reflujo

- Rotámetro de reflujo

- Precalentador de retorno al domo de la columna

- Rotámetro para la alimentación

- Rotámetro para el destilado

- Rotámetro para el residuo

- Enfriadores de destilado y residuo

- Bomba de residuo - Tanque de almacenamiento para destilado y residuo

MÉTODO DE TRABAJO

Se efectuará una destilación de rectificación, empleando una mezcla binaria de metanol-agua, en una columna de rectificación con cachuchas de burbujeo.

La operación se iniciará trabajando la columna a reflujo total hasta alcanzar el equilibrio, posteriormente, se alimentará la mezcla en forma continua a la columna.

Se alimenta un gasto y se pone a reflujo, al obtener una presión constante, se puede considerar que se ha alcanzado el régimen permanente.

Se opera a reflujo constante hasta alcanzar el nuevo equilibrio, entonces se dice que se ha alcanzado el régimen permanente, en este instante se toman muestras de tres platos consecutivos en la zona de rectificación, así como las del destilado, el residuo y alimentación.

Con las composiciones de estas muestras y las temperaturas de los platos, se calcula el reflujo externo e interno, y con los datos de calor específico y calor latente de la alimentación, se construye la gráfica para determinar el número de platos teóricos y en función del número de platos reales, se obtiene la eficiencia global de la columna.

PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN

1. Cargar el hervidor hasta tener ¾ partes de su nivel con la mezcla inicial.

2. Suministrar vapor de calentamiento al hervidor (0.5 Kg/cm2).

3. Al tener vapores de la mezcla en la válvula de venteo, entonces se procede a cerrar la válvula de venteo y alimentar agua de enfriamiento al condensador.

4. Cuando se tenga nivel

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