INFORME DESTILACIÓN Laboratorio de Operaciones de Separación, Reacción y Control

DESTILACIÓN CONTINUA                                                  

Paula N. Fandiño C. Jair O. González C, Maria P. Rodríguez C, Juan F. Saavedra C.

Universidad Nacional De Colombia - Sede Bogotá

Facultad de Ingeniería - Departamento de Ingeniería Química y Ambiental

Laboratorio de Operaciones de Separación, Reacción y Control

Marzo 27 de 2018

RESÚMEN

Tras realizar un reconocimiento del equipo de destilación y su funcionamiento en la primera sesión se logró identificar las necesidades del proceso y las consideraciones a tener en cuenta a la hora de operar la torre junto con la localización y funcionamiento de las válvulas en cada momento de la operación. Los cálculos realizados previamente se hicieron con el fin de realizar la purificación de una mezcla al 40% en volumen de etanol en una torre empacada con 5 m de altura equivalentes a 9 platos. Finalmente se estableció que el proceso se llevaría a cabo alimentando en el plato 6 equivalente para así alcanzar al final de la operación una pureza del 94%. La operación de la torre finalmente dio como resultado una concentración del destilado de 91% v/v.

INTRODUCCIÓN

Una de las economías más importantes del país es la producción de combustibles como la gasolina, el diesel y los biocombustibles. Otros sectores económicos como la industria química y el transporte dependen de este sector tan importante. Teniendo en cuenta esto y que en Colombia la ley 693 de septiembre de 2001 [X] reglamentó el uso de alcohol en un 10% mezclado con las gasolinas, es de vital importancia la obtención de etanol carburante para la comercialización adecuada de las gasolinas que se expenden. Por lo anterior, se estudia la destilación como operación para la obtención de etanol azeotrópico, a partir de mezclas de menor porcentaje en etanol. De esta manera sería posible utilizar otro método de separación para obtener el alcohol carburante necesario y así usarlo como aditivo en las gasolinas comerciales.

1. OBJETIVOS

1.1 Objetivo general

Reconocer una operación de destilación continua mediante la purificación de una mezcla de Etanol/agua desde 30% hasta 94% V etanol/V.

1.2 Objetivos específicos

• Determinar el reflujo mínimo de la torre para las condiciones de trabajo (Presión atmosférica y composición final 94% V/V).
• Construír el perfil de temperatura y composición de la torre operando a presión atmosférica en el condensador y compararlo con los valores predichos por la simulación hecha en Aspen Plus 9.
• Comparar los resultados con los reportados en Aspen 8 para alcanzar el objetivo de la práctica

2. METODOLOGÍA

2.1 Descripción del equipo y materiales

Sustancias

• Etanol 90% v/v
• Agua
• Vapor de agua

Columna

En esta práctica se hizo uso de la columna de destilación reactiva ubicada en la planta piloto “Laboratorio de ingeniería química de la Universidad Nacional de Colombia (LIQ)”.

• La columna posee un diámetro de 8 cm, hecha en acero inoxidable. Está conformada por 5 secciones de 1 m cada una, empacadas con Propak Protruded Metal 4. Cada sección posee una chaqueta aislada por donde se puede hacer pasar vapor .
• Dos tanques de alimentación en acero inoxidable con capacidades de 30 L y 45 L
• Bomba que conecta el tanque de alimentación de 30 L  a la columna
• Una bomba centrífuga que conecta el tanque de alimentación de 45 L a la columna
• Intercambiador de calor de tubos y coraza para el flujo del tanque de alimento de 30 L; 8 cm de diámetro y 45 cm de largo; 14 tubos de ¼” y configuración de un solo paso por los tubos.
• Intercambiador de calor para el tanque de alimentación de 45 L; 11,5 cm de diámetro y 40 cm de largo;  14 tubos de ¼” y configuración de un solo paso por los tubos.
• Rehervidor de capacidad de 20 L con agitador (en este caso no se usó la agitación)
• Condensador en acero inoxidable, 15 cm de diámetro y 1 m de largo; 36 tubos de ½” en configuración de 2 pasos por la coraza.
• Dos tanques de 1,15 L, uno para destilado y otro para fondos.
• Baño termostatado de aceite.

Material adicional

• Rotámetro para la medida de flujo de agua al condensador de destilado
• Medidor de flujo para el reflujo tipo coriolis
• Medidor de flujo para el tanque de alimentación de 45 L
• Rotámetro para medida de flujo del tanque de alimentación de 30 L
• Once (11) termocuplas ubicadas a lo largo de la columna
• Manómetro ubicado a la entrada del vapor en el intercambiador (precalentador ) del alimento a la torre
• Manómetro diferencial que mide la caída de presión en la columna
• Panel de control Siemens® que permite ver directamente las temperaturas medidas en las 12 termocuplas, presión de vapor en el rehervidor, modificar reflujo, presión de vapor de servicio y alimentación a la columna.
• Alcoholímetro para estimar la concentración de etanol
• Refractómetro

2.2 Descripción del procedimiento

Operación de la torre

[pic 2]

Apagado

[pic 3]

5. TABLAS DE DATOS

Tabla X.  Datos de alimentación a la columna.

Tabla X. Datos de flujo de operación y requerido.

Para el análisis se realizó la toma de muestras de la cima, el rehervidor y dos puntos de la torre en diferentes tiempos durante el proceso las cuales fueron registrados. Adicionalmente, para poder establecer la concentraciòn de las muestras tomadas se realizó una curva de calibración por medio del índice de refracción para poder establecer las concentraciones alcanzadas durante la operación del equipo.

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