Practica 11

Instituto Tecnológico de Pachuca. Ingeniería Química. Laboratorio Integral III. Ing. Ma. Del Consuelo Alcántara Télle.  In!orme Práctica" ## Columna de destilación em$acada %& '&( ')&#* Integrantes"

+utiérre Morales Cristian ,#&&- /ernánde Daniel 0arla 1#&&-2 /ernánde Moreno Marita ,#&&- /ernánde 3alinas Mire4a 0arina ,#&&- Lira 3ego5ia Paola 6oselin ,#&&- Equipo 5

78DIC9 Contenido

Págin a

Introducción

4

Objetivo

4

Marco Teórico

5

Materiales a Utilizar

7

8

Procediiento e!periental Presentación de datos " resultados

#nálisis

"

discusión

9

de

11

resultados

Conclusión

12

$ibliogra%&a'

13

Introducción Esta práctica se llevó a cabo en una columna empacada de destilación que se encuentra ubicada en el laboratorio integral de Ingeniería Química. Lo que se realizó en esta práctica fue que primero tuvimos que colocar la manguera de alimentación a cualquiera de las entradas de las etapas de la columna. Después encendimos el sistema de alimentación por pulsos  de!ar que se llenara el depósito del fondo de la columna "asta un nivel medio para la destilación de la mezcla. Después se apagó el sistema de alimentación. #osteriormente encendimos el medio de calefacción del fondo de la columna. $na vez que se inicie la destilación% registrar las temperaturas de los platos &% '% (  ) de la columna  al mismo tiempo revisar el índice de refracción de cada muestra. Esto lo "icimos cada ' minutos durante * "ora.

Objetivo +btener los comportamientos de composición molar  temperatura de la mezcla del destilado% de una mezcla binaria etanol,agua% a lo largo de la zona de etapas de equilibrio% como función del tiempo.

Marco teórico

La destilación es una de las operaciones unitarias más empleadas para la separación de los componentes de una mezcla. Esta separación se produce gracias a la diferencia de volatilidad entre las sustancias que forman la mezcla. El componente de maor volatilidad sale por cabeza mientras que el menos volátil se obtiene por fondo. La destilación% com-nmente "ec"a en una columna de destilación% donde debido a la diferencias de volatilidades comprendidas entre los diversos compuestos "idrocarbonados va separándose a medida que se desplaza a través de la torre "acia la parte superior o inferior. El grado de separación de los componentes está estrec"amente ligado al punto de ebullición de cada compuesto. Las columnas son uno de los equipos más utilizados dentro de la industria química. Eisten numerosas aplicaciones para estos equipos% siendo la maoría operaciones de separación de componentes. De esta manera las columnas se dise/an principalmente para llevar a cabo tres operaciones0

•

Destilación

• •

 1bsorción  Etracción $na columna de destilación está formada "abitualmente por una carcasa cilíndrica% un condensador  un "ervidor. En el interior de la carcasa se suele disponer un relleno o una serie de platos para que la separación se lleve a cabo de la me!or manera posible  de esta manera se aumenta la eficacia. , El "ervidor proporciona la energía necesaria para llevar a cabo la separación. , El condensador enfría el vapor para condensarlo  me!orar la eficacia de la destilación% mientras que el acumulador de reflu!o almacena el vapor.

EQUIPO •

2olumna de destilación didáctica de platos perforados 3o empacadas4.

•

5efractómetro

•

6ermómetro

•

2ronometro

SUSTANCIAS Y MATERIAL •

 1gua

•

7oluto problema

•

8aterial para la preparación de la mezcla a separar 

PROCEDIMIENTO

*. #reparar la columna destilación para su operación% verificando su funcionalidad adecuada de acuerdo a sus componentes% así como la mezcla 3etanol,agua4% del medio de calefacción%  del sistema de agua de enfriamiento. 9. Establecer la temperatura de calentamiento del aceite al valor adecuado de acuerdo a la mezcla a separar%  alimentar la mezcla problema en el reboiler% registrado su índice de refracción  su temperatura. &. 7uministras las dos corrientes de agua de enfriamiento% al circuito de aceite  al circuito de producto% en el momento adecuado. :. $na vez que se inicie la destilación% registra el tiempo  las temperaturas de los platos 3reales o virtuales4 &% '% (  ). 1l mismo tiempo muestrear el producto en las mismas secciones  obtener el índice de refracción de cada muestra  registrar su valor. '. 5ealizar el paso anterior "asta que no se tenga cambio en la composición del destilado% determinando la cantidad de producto obtenido.

PRESENTACIN DE RESULTADOS!

D16+7 #151 5E1LI;15 L1 2$5<1 DE DE76IL12I=> Para la curva de calibración

PM etanol= PM agua=

46.07 18.01

g/mol g/mol

densidad etanol= densidad agua=

0.79 1

FÓRMULA U!L!"A#A$ PARA R%AL!"AR LA $!&U!%'% A(LA  MOL DE ETANOL =

mlde etanol∗densidad del etanol  PM etanol

1 ml∗0.79

g ml

¿

%)em*lo+

=0.171 mol g 46.07 mol  MOL DE ETANOL=¿

 MOL DE AGUA =

mldeagua ∗densida d del agua  PM agua

2.7794899 ml∗1

¿

%)em*lo+

g ml = 0.1543 mol

g 18.01 mol  MOL DE ETANOL=¿

g/ml g/ml

) *

(racción ol de etanol 0 0.1

l de etanol

ol de etanol

+

0.2

2

,

0.3

3

5

0.4

4

-

0.5

5

.

0.6

6

/

0.7

7

0

0.75

8

)1

0.8

9

))

0.85

10

)*

0.9

11

)+

0.95

12

),

1

13

0 1

total ml

0 0.0171478 19 0.0342956 37 0.0514434 56 0.0685912 74 0.0857390 93 0.1028869 11 0.1200347 3 0.1371825 48 0.1543303 67 0.1714781 85 0.1886260 04 0.2057738 22 0.2229216 41

l de agua 0 2.779489 9 2.470657 7 2.161825 5 1.852993 27 1.544161 1 1.235328 9 0.926496 6 0.823552 6 0.694872 5 0.544998 0.377461 6 0.195051 9 0.206789

91 1.37 1.36 1.35

Indice de 2e%reacción

1.34 1.33 1.32 1.31

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

%racción ol

ol de agua 0 0.1543303 66 0.1371825 49 0.1200347 31 0.1028869 11 0.0857390 95 0.0685912 77 0.0514434 54 0.0457275 18 0.0385825 93 0.0302608 55 0.0209584 45 0.0108302 0.0114818 99

"ra#ica $!$ % curva de ca&ibración

.

61?L17 2+> 5E7$L61D+7 61>6+ DE 6E8#E516$51% 6IE8#+ E I>DI2E DE 5E@5122I+> DE L+7 #L16+7 1>1LI;1D+7.

 Tiempo (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60  Tiempo (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

T(°C) 71.7 72.5 72.9 72.8 73 72.8 72.8 72.7 73 72.9 73 72.7 72.7

Plato 3 I.R. 1.362 1.3629 1.3629 1.3629 1.363 1.3629 1.3623 1.3621 1.3621 1.362 1.3622 1.362 1.3622

Frai!n "olar 0.72424 0.75152 0.75152 0.75152 0.75455 0.75152 0.73333 0.72727 0.72727 0.72424 0.7303 0.72424 0.7303

T(°C) 69 70.7 71 70.9 71 70.9 70.9 70.8 70.9 70.8 70.9 70.8 70.8

Plato 5 I.R. 1.3622 1.3628 1.3625 1.3621 1.3622 1.3628 1.3621 1.3621 1.362 1.3621 1.362 1.362 1.362

Frai!n "olar 0.7303 0.74848 0.73939 0.72727 0.7303 0.74848 0.72727 0.72727 0.72424 0.72727 0.72424 0.72424 0.72424

 Tiempo (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60  Tiempo (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

T(°C) 70.7 71.7 72.1 72.1 72.4 72.4 72.4 72.4 72.5 72.5 72.6 72.6 72.6

Plato 7 I.R. 1.3622 1.362 1.362 1.362 1.362 1.362 1.362 1.362 1.362 1.3621 1.362 1.362 1.362

Frai!n "olar 0.7303 0.72424 0.72424 0.72424 0.72424 0.72424 0.72424 0.72424 0.72424 0.72727 0.72424 0.72424 0.72424

T(°C) 70 71.7 72.3 72.4 72.4 72.4 72.4 72.4 72.5 72.6 72.7 72#7 72.7

Plato 9 I.R. 1.362 1.3622 1.3629 1.362 1.363 1.364 1.3645 1.3651 1.3656 1.366 1.3668 1.3669 1.367

Frai!n "olar 72.6 72.5 72.9 72.8 2.8 71.8 72.6 70.5 72.3 72.5 72.2 72#7 72.3

A51@I21>D+ L1 2+>2E>6512I+>E7 DE 21D1 #L16+ 1 $> 2IE56+ 6IE8#+

 Tiempo (min) 0 5 10

plato 3 0.72424 0.75152 0.75152

Frai!n mol en el $e%tila$o plato 5 plato 7 0.7303 0.7303 0.74848 0.72424 0.73939 0.72424

15

0.75152

0.72727

0.72424

20

0.75455

0.7303

0.72424

25

0.75152

0.74848

0.72424

30

0.73333

0.72727

0.72424

35

0.72727

0.72727

0.72424

40

0.72727

0.72424

0.72424

45

0.72424

0.72727

0.72727

50

0.7303

0.72424

0.72424

55

0.72424

0.72424

0.72424

60

0.7303

0.72424

0.72424

 

               

plato 9 0.73455 0.73455 0.75485 0.72345 6 0.72424 0.72345 6 0.72345 6 0.73214 5 0.73214 5 0.73123 4 0.73123 4 0.73901 23 0.73901 23

0.76 0.75 0.74 0.73 0.72 0.71 0.7

0

10

20

30

40

50

60

70

A51@I21 DE 5E1L2I=> 6IE8#+ 6E8#E516$51

 Tiempo (min) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60

 

   

plato 3 71.7 72.5 72.9 72.8 73 72.8 72.8 72.7 73 72.9 73 72.7 72.7

Temperat&ra plato 5 69 70.7 71 70.9 71 70.9 70.9 70.8 70.9 70.8 70.9 70.8 70.8

plato 7 70.7 71.7 72.1 72.1 72.4 72.4 72.4 72.4 72.5 72.5 72.6 72.6 72.6

plato 9 72.6 72.5 72.9 72.8 2.8 71.8 72.6 70.5 72.3 72.5 72.2 72#7 72.3

74 73 72 71 70 69 68 67

0

10

20

30

40

50

60

70

'CI*+, -* RFIC + R/CI,* T"PRT-R C,*C*TRCI,* * P*

7$#E5@I2IE7 DE 5E7#$E761

AN'LISIS Y DECISIN DE RESULTADOS En las tablas de resultados se muestran los resultados obtenidos para cada plato durante el muestreo. 7e puede apreciar como la temperatura va incrementando a medida que pasa el tiempo% "asta llegar a una temperatura constante de casi (& B2% este valor es aproimado a la temperatura de ebullición para el alco"ol etílico 3(CB24. Esto se puede corroborar con las gráficas. En cuanto al índice de refracción% el cual es proporcional con la concentración de la solución% va disminuendo a medida que pasa el tiempo. En dic"as graficas se muestra que la concentración entre un plato  otro varían conforme se va iniciando la destilación  transcurrido un tiempo suficiente la concentración se va "aciendo constante en conforme al tiempo  se acerca entre un rango de concentraciones de (9 al ('   en el destilado se obtiene una concentración de .(*C*C cercana a donde "a formación de azeotrópo esto se puede observar claramente en las gráficas obtenidas de aspen es decir a no vamos a poder obtener una concentración maor de etanol.

CONCLUSIN%

La temperatura se comporta de manera adecuada% seg-n el fundamento de la destilación% el cual es0 llegar al punto de ebullición de la sustancia que se desea obtener para la separación del mismo. En cuanto al índice de refracción% su comportamiento se puede !ustificar en que la alimentación no era pura puede contener trazas de impurezas. 5ecordando que el alco"ol etílico es una sustancia mu volátil% se puede esperar que no se obtenga destilado% o que las concentraciones sean ba!as en cada plato.

(I(LIO"RA)*A% 5obert E. 6rebal. 3n.d4. operaciones de transferencia de masa% impreso en D@% 9 edición% 8cA51F,GILL. pag &(C