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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS LABORATORIO DE INTRODUCCIÓN A LOS PROCESOS DE SEPARACIÓN “DESTILACIÓN DIFERENCIAL EN UNA MEZCLA BINARIA” EQUIPO N°5 ALUMNOS:

GRUPO: 3IV60 PROFESORA: JOAQUINA OREA LARA

Objetivos: Que el alumno al término de las sesiones correspondientes al estudio de este equipo experimental sea capaz de: a) Comprender los conceptos fundamentales de esta operación de separación. b) Explicar el funcionamiento del equipo de destilación diferencial de una mezcla binaria ideal. c) Llevar a cabo la destilación de una mezcla binaria, en el destilador diferencial a presión constante, comparando los resultados experimentales con los teóricos calculados a partir de la ecuación de rayleigh, observando así el rendimiento de destilación por este método. Introducción: La destilación continua es un método termodinámicamente eficiente para producir grandes cantidades de material de composición constante. Cuando se requieren pequeñas cantidades de material o composiciones variables de producto, la destilación intermitente (batch o intermitente), tiene varias ventajas. La destilación diferencial puede llevarse a cabo a presión constante, o a temperatura constante. La destilación diferencial es una operación por lotes en la cual la mezcla que va a ser destilada, es cargada en un alambique o destilador y se calienta hasta su temperatura de ebullición originando una masa diferencial de vapor rica en el componente más volátil. Esta masa diferencial de vapor es continuamente eliminada fuera del alambique y condensada para llevarla a su depósito, esto significa que la composición del líquido remanente y la del vapor formado cambiaran con el tiempo. Se observara también un incremento gradual en la temperatura de ebullición del líquido remanente y la composición del destilado será intermedia entre la composición de la primera y la última gota formada. La relación de la masa alimentada a la masa residual es una función de las composiciones de la alimentación y residuo, ya que en una diferencial de

tiempo la masa diferencial de vapor es formada a partir de la perdida de otra masa diferencial de líquido. Esta relación fue estudiada por Lord Rayleigh. La destilación diferencial es usada principalmente en el laboratorio así como en las plantas piloto donde se requiere una concentración determinada, bien sea en el destilado o en el residuo. También es usada la destilación diferencial de multicomponentes en la industria petrolera. La condensación diferencial es el proceso inverso a la vaporización diferencial. En este proceso se concentra el componente mas volátil por enfriamiento gradual de un “batch” de vapor y el líquido formado es continuamente eliminado. Esta destilación tiene poco uso comercial. Procedimiento de la práctica: 1) Abrir la válvula de salida del condensador para vaciar posible acumulación de condensador en prácticas anteriores. 2) Cerrar todas las válvulas del equipo 3) Abrir las válvulas para el paso de la alimentación al destilador. 4) Abrir la válvula de venteo para purgar el aire en el condensador No°1. 5) Conectar la bomba de alimentación. 6) Alimentar la mezcla inicial al destilador, aproximadamente ¾ partes, desconectar el motor de la bomba y anotar la altura del nivel del destilador, y la temperatura inicial de la alimentación. 7) Cerrar las válvulas de alimentación. 8) Abrir la válvula general de agua de enfriamiento. 9) Abrir la válvula del condensado de vapor de calentamiento. 10) Abrir la válvula general de vapor de calentamiento, y la válvula de agua al enfriador de condensado del vapor de calentamiento. 11) Abrir la válvula de vapor de calentamiento al destilador, purgando el condensado retenido en la chaqueta de calentamiento y regular la presión necesaria del vapor con la válvula PVC-101. 12) Una vez que los vapores de destilado salgan por la válvula de venteo cerrar dicha válvula 13) Abrir la válvula de agua de enfriamiento al condensador y enfriador que se vayan a operar. 14) Tomar los datos de temperatura siguientes

a) De la mezcla y de los vapores de destilados cuando se inicia la ebullición. b) Del vapor de calentamiento durante la destilación (debe ser constante). 15) Abrir la válvula para el paso del producto destilado al enfriador y al tanque de almacenamiento. 16) Abrir las válvulas de salida del residuo del destilador, de agua al enfriador y al tanque de recepción. 17) La cantidad de condensado recolectado puede reprocesarse nuevamente enviando este al hervidor previamente descargado para empezar una segunda destilación y obtener un destilado de mayor concentración.

Paro del equipo: 1) Antes de cerrar la válvula general de vapor de calentamiento, tomar los siguientes datos de temperatura: a) TI-102 b) TI-103 c) TI-104 2) Cerrar la válvula de paso de vapor de calentamiento al destilador. 3) Cerrar la válvula de condensado de vapor de calentamiento al tanque. 4) Abrir las válvulas de salida del residuo del destilador, de agua al enfriador y al tanque de recepción. 5) Operar la bomba de residuo. 6) Desconectar el motor de la bomba después de que salga todo el residuo. 7) Dejar enfriar y que termine de condensarse el destilado por lapso de 10 a 15 minutos. 8) Medir la altura del nivel del tanque de residuo y destilado y obtener muestras de esto. 9) Cerrar la válvula general de agua de enfriamiento. 10) Una vez medidos y verificados los niveles de los tanques de destilado y residuo, abrir la válvula de drenae de los tanques antes mencionados. 11) Una vez drenados, cerrar sus válvulas.

Bibliografía: - Academia de operaciones unitarias “manual de prácticas de destilación” Laboratorio de Operaciones Unitarias, 2008, ESIQIEIPN. - Holland C.D. “fundamentos y modelos de procesos de separación”, pretice Hall internacional, Colombia, 1981. - Hougen Watson Ragatz “Principios de los procesos químicos” Termodinámica II, Reverte, S.A. México, 1982 - Judson King., “procesos de separación” Edición Repla, S.A., México, 1988. - McCabe Warren I. “operaciones unitarias en ingeniería química”, Mc Graw hill México, 1998 - Perry J. H. “chemical engineer´s Handbook”, 3era, 4ta o 5ta edición, Mc Graw Hill, México, 1998 - Geankoplis Chistie, J. “procesos de transporte y principios de procesos de separación”, CECSA, México, 2006...