Instituto Politécnico Nacional

Escuela Superior de Ingeniería Química e

Industrias Extractivas

Operaciones Unitarias

Alumna:

Hernández Betancourt Brenda Rubí

Fecha de entrega: 01 de marzo de 2016

Laboratorio de Destilación y Extracción

4 P M 8 1

EQUIPO 1

TABLA DE CONTENIDO

I. OBJETIVOS ............................................................................................................................................ 3

II. DEFINICIONES....................................................................................................................................... 4

III. CONCLUSIONES ............................................................................................................................... 10

IV. OBSERVACIONES ............................................................................................................................. 10

V. APÉNDICE.............................................................................................................................................. 11

VI. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ......................................................................................................... 17

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

3

I. OBJETIVOS

En esta práctica de introducción se proporciona a los alumnos, los conocimientos y principios básicos

para efectuar las prácticas correspondientes al Curso de Operaciones de Separación III, así como la

identificación de los equipos a utilizar.

Mediante esta práctica:

Conceptual: Adquirir los conocimientos básicos relacionados con las operaciones de separación III para

realizar las prácticas operativas.

Procedimental: Investigar aspectos concernientes a las operaciones de separación III y realizar

actividades que refuercen los conceptos, integrando los estilos de aprendizaje del grupo.

Actitudinal: Fomentar el aprendizaje autónomo y el trabajo en equipo, así como establecer pautas de

trabajo (puntualidad, respeto, profesionalismo, derechos y responsabilidades) en el laboratorio.

Desarrollar las competencias orales y escritas, además de potenciar las habilidades investigativas del

grupo de aprendizaje.

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

4

II. DEFINICIONES

DESTILACIÓN

NO ESTAN EN EQUILIBRIO

El líquido y el vapor pueden estar a distinas presiones y temperaturas y en diferentes

fracciones molares

EN EL EQUILIBRIO

No hay cambio de composición entre las fases (pero no son la misma para cada fase)

Cuando un líquido que contiene dos o más componentes es calentado hasta su

temperatura de ebullición, la composición del vapor será normalmente diferente a la

del líquido. Esta diferiencia es aplicable para separar mezclas de compuestos por sus

diferentes volatilidades o presiones de vapor

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

5

CO

MP

OR

TAM

IEN

TO ID

EAL

Ley de Raoult

𝑃𝐴 = 𝑃𝐴0 × 𝑥

𝑥 =𝑃𝑇 − 𝑃𝐵

0

𝑃𝐴0 − 𝑃𝐵

0

Ley de Dalton

𝑃𝑇 = 𝑃𝐴 + 𝑃𝐵

𝑦 =𝑃𝐴0 × 𝑥

𝑃𝑇

Ecuación de Antoine log 𝑃0 = 𝐴 −𝐵

𝑡 + 𝐶

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

6

CO

MP

OR

TAM

IEN

TO N

O

IDEA

L

Ecuación de Raoult Modificada

𝑝𝑖 = 𝛾𝑖 × 𝑝𝑖0 × 𝑥𝑖

𝑃 =

𝑖=𝐴

𝑁

𝑝𝑖 =

𝑖=𝐴

𝑁

𝛾𝑖 × 𝑥𝑖 × 𝑝𝑖0

Ecuación de Van Laar

ln 𝛾𝐴 = 𝐴12 × 1 +𝐴12 × 𝑥𝐴

𝐴21(1 − 𝑥𝐴)−2

ln 𝛾𝐵 = 𝐴21 × 1 +𝐴21 × 𝑥𝐴𝐴12 × 𝑥𝐴

−2

Ley de Dalton Modificada

𝑃 = 𝛾𝐴 × 𝑝𝐴0 × 𝑥𝐴 + 𝛾𝐵 × 𝑝𝐵

0 × 𝑥𝐵

𝑥𝐴 =𝑃 − 𝛾𝐵 × 𝑝𝐵

0

𝛾𝐴 × 𝑝𝐴0 + 𝛾𝐵 × 𝑝𝐵

0

𝑦𝐴 =𝛾𝐴 × 𝑝𝐴

0 × 𝑥𝐴𝑃

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

7

DESTILACIÓN SIMPLE

Destilación de Equilibrio o Instantánea

Al intrarla alimentación al equipo, la evaporación es

extremadamente rápida

Debido al contacto intimo entre el vapor y el líquido

Destilación por Lotes o Diferencial

Interesanmás las cantidades totales recolectadas de fondos y

de destilado que las tasas de flujo

Destilación por Arrastre con Vapor de Agua

Varia la fracción molar de las sustancias orgánicas volátiles en

el vaporizador, por lo que varia la temperatura del recipiente

Su principal uso es en el tratamiento de desechos que

contienen sustancias orgánicas volátiles valiosas

Sin reflujo

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

8

RECTIFICACIÓN

Rectificación Binaria

La mezcla en cuestión consta únicamente de dos

componentes.

Rectificación por Lotes

Se utiliza cuando se requiere una mejor separación

Rectificación Multicomponentes

Se lleva a cabo en función de los puntos de ebullición

Dependiendo del número de componentes de la mezcla será el número de platos

Rectificación Extractiva

Pueden separarse completamente agregando

una tercera sustancia.

Con Reflujo

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

9

Método Mc Cabe-Thiele

Determina el número de etapas teóricas

𝑅 =𝐿𝑜

𝐷

Fases de la mezcla: Líquido subenfriado, saturado, Mezcla

liq-vap, Vapor saturado y sobrecalentado

Ecuación de línea de alimentación

𝑞 =𝐻𝑣 − 𝐻𝑓

𝐻𝑣 − 𝐻𝑙𝑓

Referido a la parte superior del domo

Líneas de operación

𝑉 = 𝐿𝑜 + 𝐷

ത𝑉 = ത𝐿 − 𝐷 Balance de materia del domo y hervidor de la

columna

𝑦 =𝐿

𝑉𝑥 +

𝐷

𝑉𝑥𝐷

𝑦 =ത𝐿

ത𝑉𝑥 −

𝑊

ത𝑉

Zona de rectificación y zona de agotamiento

𝐷 =𝐹(𝑍𝑓−𝑋𝑤)

𝑋𝑑−𝑋𝑤

𝑊 =𝐹(𝑋𝑑−𝑍𝑓)

𝑋𝑑−𝑋𝑤

Balance Global

𝑦 =𝑅

𝐸+1𝑥 +

𝑥𝐷

𝑅+1

Línea de operación de zona de rectificación

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

10

III. CONCLUSIONES

La destilación es el proceso de separación más difundido y utilizado en la industria y la operación

unitaria más utilizada en la ingeniería química.

Es un proceso fácil de operar y diseñar, sin embargo, es una operación con grandes consumos

energéticos debido a que es necesario condensar y evaporar las corrientes de reflujo

. Las variables de las cual depende dicho proceso es la presión, temperatura y las composiciones de la

mezcla.

Los diferentes tipos de destilación tienen sus diferencias, se ocupan de acuerdo a las sustancias a

separar y el grado de pureza que se requiera.

IV. OBSERVACIONES

El recorrido que se dio en el laboratorio para la muestra de los equipos a trabajar, tomando en cuenta

que la mezcla binaria con la que se trabajara es metanol-agua, el cual se hicieron los diagramas

correspondientes para un sistema ideal y no ideal con las presiones de 760 y 585 mmHg,

respectivamente, en el que se observan diferencia, ya que uno de ellos no está afectado por el

coeficiente de volatilidad (sistema no ideal).

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

11

V. APÉNDICE

SISTEMA IDEAL (760 y 585 mmHg):

T (°C) P°A P°B XA YA

64,574 760,000 182,618 1,000 1,000

65,000 772,861 186,143 0,978 0,995

70,000 937,657 231,971 0,748 0,923

75,000 1130,606 286,990 0,561 0,834

80,000 1355,283 352,612 0,406 0,725

85,000 1615,538 430,398 0,278 0,591

90,000 1915,510 522,062 0,171 0,430

95,000 2259,622 629,473 0,080 0,238

100,197 2669,156 760,000 0,000 0,000

T (°C) P°A P°B XA YA

58,074 585,000 135,495 1,000 1,000

60,000 632,920 148,232 0,901 0,975

65,000 772,861 186,143 0,680 0,898

70,000 937,657 231,971 0,500 0,802

75,000 1130,606 286,990 0,353 0,683

80,000 1355,283 352,612 0,232 0,537

85,000 1615,538 430,398 0,130 0,360

90,000 1915,510 522,062 0,045 0,148

93,023 2118,008 585,000 0,000 0,000

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

12

SISTEMA NO IDEAL (760 y 585 mmHg):

T (°C) P°A P°B XA Gamma A Gamma B XA2 YA

64,574 760,000 182,618 1,000 1,000 1,744 1,000 1,000

65,000 772,861 186,143 0,971 1,001 1,688 0,971 0,988

70,000 937,657 231,971 0,592 1,162 1,215 0,592 0,849

75,000 1130,606 286,990 0,326 1,507 1,061 0,326 0,730

80,000 1355,283 352,612 0,192 1,800 1,021 0,192 0,618

85,000 1615,538 430,398 0,115 2,026 1,007 0,115 0,495

90,000 1915,510 522,062 0,064 2,203 1,002 0,064 0,356

95,000 2259,622 629,473 0,028 2,344 1,000 0,028 0,195

100,197 2669,156 760,000 0,000 2,463 1,000 0,000 0,000

T (°C) P°A P°B XA Gamma A Gamma B XA2 YA

58,074 585,000 135,495 1,000 1,000 1,744 1,000 1,000

60,000 632,920 148,232 0,859 1,018 1,507 0,859 0,946

65,000 772,861 186,143 0,484 1,271 1,139 0,484 0,813

70,000 937,657 231,971 0,269 1,618 1,041 0,269 0,698

75,000 1130,606 286,990 0,159 1,892 1,014 0,159 0,582

80,000 1355,283 352,612 0,093 2,101 1,005 0,093 0,450

85,000 1615,538 430,398 0,048 2,265 1,001 0,048 0,299

90,000 1915,510 522,062 0,015 2,396 1,000 0,015 0,121

93,023 2118,008 585,000 0,000 2,463 1,000 0,000 0,000

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

13

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

100,0

105,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

T [°

C]

x,y [Fracción mol]

IDEAL-760

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y [F

racc

ión

mo

l]

x [Fracción mol]

IDEAL -760

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

14

55,0

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

T [°

C]

x,y [Fracción mol]

IDEAL-585

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y [F

racc

ión

mo

l]

x [Fracción mol]

IDEAL-585

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

15

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

100,0

105,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

T [°

C]

x,y [Fracción mol]

760-NO IDEAL

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y [F

racc

ión

mo

l]

x [Fracción mol]

760-NO IDEAL

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

16

55,0

60,0

65,0

70,0

75,0

80,0

85,0

90,0

95,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

T [°

C]

x,y [Fracción mol]

585-NO IDEAL

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

y [F

racc

ión

mo

l]

x [Fracción mol]

585-NO IDEAL

PRÁCTICA 1 ESIQIE-IPN

17

VI. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA

Academia de Operaciones Unitarias “Manual de Prácticas de Destilación”, Laboratorio de

Operaciones Unitarias, 1987, E.S.I.Q.I.E-I.P.N.

http://proceso-destilacion.blogspot.mx/2011/06/introduccion.html 28/02/2016

http://jackorganica.blogspot.mx/2007/09/destilacion-simple-y-fracionada.html 28/02/2016

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lpro/figueroa_r_jl/capitulo2.pdf 28/02/2016