Operaciones bsicas de transferencia de materia: Rectificacin108

INSTITUTO POLITCNICO NACIONALLa Tcnica al Servicio de la Patria

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGA

UNIDAD DE APRENDIZAJE:BIOSEPARACIONES FLUIDO FLUIDO6BM1

ROFESORA:GONZALEZ CHAVEZ GABRIELA

Tarea 1 Segundo ParcialDESTILACIN SIMPLE POR LOTES O DIFERENCIAL (SIN RECTIFICACIN)

EQUIPO:Gaytn Snchez JosafatMendoza Flores BrianMontao Carrera RigobertoSantamara Garca Luis AdrinVargas Galicia Cesar LeonelVelo Silvestre Jazmn ElizabethCuca Delgado Izkander

. Fecha de entrega: 11 de Mayo de 2015

Existen tres tipos importantes de destilacin que se verifican en una sola etapa o en un solo destilador y que no incluyen rectificacin. El primero es la destilacin en equilibrio o instantnea, el segundo es la destilacin simple por lotes o diferencial, y el tercero es la destilacin simple con arrastre de vapor.

Destilacin simple por lotes o diferencial (sin rectificacin).En esta destilacin se introduce lquido en un recipiente, en el cual hierven lentamente y se extraen los vapores con la misma rapidez con que se forman, estos vapores son condensados y se obtiene el destilado.La porcin del componente A en el destilado vara con respecto al tiempo, la primera porcin de vapor contendr mayor componente voltil (A) y esta porcin de componente A va disminuyendo a medida que se contina la vaporizacin. Se supone que se vaporiza una cantidad pequea de dL. La composicin del lquido vara de x a x-dx y la cantidad del lquido de L a L/dL. Se hace un balance de materiales con respecto al componente A:Cantidad original.=Cantidad remanente del lquido + Cantidad de vapor.xL=(x-dx) (L/dL) + ydLPosteriormente se realiza la multiplicacin, y se desprecia el trmino dxdL.xL= xL - xdL - Ldx + dxdL+ ydLIntegrando:

Donde: = moles originales cargados.= moles remanentes en el destilador.= composicin original.= composicin final del lquido.Composicin promedio del material total destilado (): Caractersticas1) Es una Operacin discontinua (el material se carga en el equipo y el vapor generado se retira en forma continua).2) Tambin llamada: Destilacin simple por lotes, destilacin por cargas.3) Se realiza en una sola etapa, mediante calentamiento lento y no presenta reflujo.4) Los vapores se extraen con la misma velocidad con que se forman (no hay acumulacin) y se condensan (destilado lquido).5) Se admite que las composiciones del vapor generado (y) y del lquido remanente (x) se hallan en estado de equilibrio.6) No se alcanza el estado estacionario.7) Composicin del lquido remanente vara con el tiempo.8) Tiene lugar un aumento de la temperatura del sistema.9) En el lquido remanente, disminuye la cantidad del componente de menor temperatura de ebullicin, conforme avanza la destilacin.

Estudios de viabilidadEn general, los estudios de viabilidad de la destilacin por lotes se basan en el anlisis de los siguientes mapas: Residuo (mapa de curvas) Destilado (mapa ruta) Diferentes mapas perfil de columnaDurante los estudios de factibilidad se toman en cuenta los siguientes aspectos bsicos que se simplifican en: Nmero infinito de etapas de equilibrio Relacin de reflujo infinita Bandeja insignificante hold-up en las dos secciones de la columna Estado casi constante de la columna Desbordamiento molar constante

Lneas de operacin:

Si llamamos A, D y R a los caudales de alimento, destilado y residuo respectivamente (kmol/h) y XA, XD y XR a las fracciones molares de componente voltil de mezcla en las mismas condiciones de materia global ser: A= D + RY un balance de componente voltil: AXA=DXD +RXRDe donde se obtienen los caudales de destilado y residuo producidos, supuesto conocido el caudal de alimentacin:

Componente voltil de la superficie de control I (sector de enriquecimiento):

Ecuacin representativa de la lnea de operacin del sector de enriquecimiento (L.O.S.E.)

Tratamiento anlogo para el sector II:

Ecuacin representativa de la lnea de operacin del sector de agotamiento (L.O.S.A.).

Ecuacin de lnea de operacin de enriquecimiento: Definimos f como la fraccin de alimentacin que es vapor.

Ecuacin denominada lnea de alimentacin (L.A.).

Ejemplo:Se desea usar un destilador intermitente simple para separar metanol de agua. La caga de alimentacin es de 50 moles de una mezcla con 80% mol de metanol. Se desea que la concentracin promedio del destilado sea 89.2% mol de metanol. Calcular la cantidad de destilado recolectado, la cantidad y concentracin del material que queda en el vaporizador. La presin es de 1 atm. El sistema se muestra en la Figura 1Figura 1- Destilacin Intermitente Simple

SOLUCIN: Las condiciones son , Se desea determinar Con los datos de equilibrio para la mezcla Metanol- Agua obtenemos los siguientes datos y se grafican :X0.80.750.70.650.600.5

Y0.9150.8950.8710.8450.8250.780

1/(Y-X)8.696.895.855.134.443.57

Debido a que se desconoce se necesitara un procedimiento de iteraciones para la integracinFig2 Grafica 1/(y-x) vs x

-Para la integracin se usa la regla de Simpson:

Proponiendo podemos calcular a travs de (Ec. de Rayleigh), Entonces conocemos Y tambin , La sig. Tabla muestra el procedimiento de iteracin con y los dems parmetros calculados (Propuesto)rea

0.70.70124.7925.210.898

0.61.208414.9335.070.884

0.650.97118.9431.060.891

Tomamos la solucin =18.94, pues tiene una valor cercano a la fraccin requerida (0.892).Referencias Bibliograficas: Bagu Serrano Ana J. Tecnologa Farmacutica. Editorial Club Universitario. Espaa. Pg 135 y 136 [Fecha de Consulta: 8 de Mayo del 2015]. Christie John Geankoplis. Procesos de Trasporte y Principios de Procesos de Separacin. Editorial Patria [Fecha de Consulta: 7 de Mayo de 2015]. Wankat,(2008), Ingeniera de Procesos de Separacin, 2da Edicin, Mxico, pp.278-282