El documento describe el proceso de destilación y el método de McCabe-Thiele para determinar el número de etapas necesarias. La destilación separa una mezcla de líquidos en sus componentes puros utilizando diferencias en volatilidad. El método de McCabe-Thiele usa un diagrama de equilibrio de fases para trazar líneas de operación y determinar el número de platos ideales requeridos.

1. Destilación
(Método McCabe-Thiele)
Área Académica :Licenciatura en Ingeniería Industrial
Profesor(a):Pérez Sánchez Blasa
Periodo: Enero – Junio-2015

2. Resumen
La destilación se define como la operación básica
mediante la cual se separa una mezcla de líquidos de
distinta volatilidad, en sus componentes puros. Esta
operación se lleva a cabo en la mayoría de los casos, en
columnas cilíndricas verticales que proporcionan un alto
número de etapas en las que tienen lugar los procesos
de vaporización y condensación.
Para el cálculo del número de etapas necesarias para
alcanzar unos rendimientos, utilizaremos el método de
McCabe-Thiele.

3. Abstract
Distillation is defined as the basic operation where a
mixture of liquids of different volatility, into its pure
components is carried out. In most cases, in vertical
cylindrical columns which provide a high number of
stages and the processes of evaporation and
condensation take place.
To calculate the number of steps it is necessary to
achieve yields, use the McCabe-Thiele method.
Keywords: Distillation y McCabe-Thiele method

4. La destilación es un proceso de separación que consiste
en eliminar uno o más de los componentes de una
mezcla. Para llevar a cabo la operación se aprovecha la
diferencia de volatilidad de los constituyentes de la
mezcla, separando o fraccionando éstos en función de
su temperatura de ebullición. Se usa para concentrar
mezclas alcohólicas y separar aceites esenciales, así
como componentes de mezclas líquidas que se deseen
purificar.

5. Alimento
Acumulador
Condensador
Destilado
Residuo
Sector
de
enriquecimiento
Sector
de
agotamiento
Caldera
Platos
Esquema de una columna de platos sencilla

8. Ln-2, Xn-2
Ln-1, Xn-1
Ln, Xn
Ln+1, Xn+1
Vn-1, Yn-1
Plato n-1
Plato n
Plato n+1
Vn+2, Yn+2
Vn+1, Yn+1
Vn, Yn
Nomenclatura
Fig. libro Warren L. Mc Cabe
Operaciones unitarias en ingeniería química

9. Nomenclatura
Plato
Ln-2, Xn-2
Ln-1, Xn-1
Ln, Xn
Ln+1, Xn+1
Vn-1, Yn-1
Vn+2, Yn+2
Vn+1, Yn+1
Vn, Yn
T
A
T
B
Xn Xn-1 Yn+1 Yn
Representación de las corrientes que entran y
abandonan el plato n en el diagrama de equilibrio T-X-Y

10. Balance global:
𝐹 =
𝐷(𝑋𝐷𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
(𝑋𝐹𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
D =
𝐹(𝑋𝐹𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
(𝑋𝐷𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
F =
𝐷(𝑋𝐷𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
(𝑋𝐹𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
D =
𝐹(𝑋𝐹𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
(𝑋𝐷𝐴 − 𝑋𝑤𝐴)
F: alimentación
D: destilado
W: residuo
W
D
F 
 W
D
F WX
DX
FX 


11. Total D
L
V n
n 

1
Componente
volátil
D
n
n
n
n DX
X
L
Y
V 


 1
1
D
L
DX
D
L
X
L
V
DX
V
X
L
Y
n
D
n
n
n
n
D
n
n
n
n









1
1
1
Línea operativa sector
enriquecimiento L.O.S.E.
Balance en sección de
enriquecimiento

12. Balance en sección de agotamiento
Total R
L
V m
m 

1
Componente
volátil R
m
m
m
m RX
X
L
Y
V 


 1
1
R
L
RX
R
L
X
L
V
RX
V
X
L
Y
m
R
m
m
m
m
R
m
m
m
m









1
1
1
Línea operativa sector
agotamiento L.O.S.A.

13. L.O.S.E. en función de la razón de reflujo
Razón de reflujo
D
L
RD 
1
1
1









D
D
D
D
D
n
R
X
R
R
D
L
DX
Xn
D
L
L
Y

14. Procedimiento de cálculo
(Método gráfico
McCabe- Thiele)
1. Traza el diagrama de equilibrio del componente
mas volátil (yi vs xi).
2. Se traza la diagonal (0,0 ; 1,1).
3. Se localizan los puntos XR, XF, XD los cuales
fueron calculados previamente con los datos del
problema y se proyectan sobre la diagonal.

15. 4. Se traza la línea de operación de la alimentación (F) a
partir del punto XF proyectada en la diagonal, esta línea
de operación puede tener 5 posiciones de acuerdo a las
características de dicha alimentación.
a) Alimentación fría, q > 1
b) Alimentación en el punto de burbuja (líquido
saturado), q = 1
c) Alimentación parcialmente como vapor, 0 < q < 1
d) Alimentación en el punto de rocío (vapor saturado), q
= 0
e) Alimentación como vapor sobrecalentado, q < 0

16. Fracción molar en el líquido, x
Fracción
molar
en
el
vapor,
y
XF XD
XW
a
b
c
d
e
Líneas de operación de la alimentación

17. Imagen libro Warren L. Mc Cabe
Operaciones unitarias en ingeniería química

18. 5. Se traza la línea de operación superior a partir del
punto (XD) proyectado sobre la diagonal con la
inclinación ya sea con la formula (punto pendiente o
con el reflujo). Aquí se encuentra un punto de
intersección en la línea de operación de alimentación
(F):
𝑦 𝑛 + 1 =
𝑅
𝑅 + 1
𝑋𝑛 +
𝑋𝐷
𝑅 + 1
6. Se traza la línea de operación inferior uniendo los
puntos XR proyectado sobre la diagonal y el punto que
encontramos en el paso 5.

19. 7. Se trazan escalones iniciando desde el punto XD
proyectado en la diagonal, primero horizontalmente
hacia la izquierda hasta la curva, luego
verticalmente hasta la línea de operación superior
sucesivamente hasta llegar a la línea de
alimentación, en donde los siguientes escalones se
siguen trazando de la misma forma entre la curva y
la línea de operación inferior.
Si el último escalón no es completo se calcula la
parte proporcional de escalón que le corresponde.

20.  Se localiza el plato de alimentación como aquel
escalón que cruza con la L.A. (línea de alimentación).
 Se cuentan los escalones, identificándolos con platos
ideales. Uno de ellos será siempre la caldera.

21. Procedimiento de cálculo (Método gráfico de Mc Cabe )
Fracción molar en el líquido, x
Fracción
molar
en
el
vapor,
y
XF XD
XW
L.A.
L.O.S.E.
L.O.S.A.

22. Procedimiento de cálculo (Método gráfico de Mc Cabe )
Fracción molar en el líquido, x
Fracción
molar
en
el
vapor,
y
XF XD
XW
1
2
3
4

23.  Se calcula el número de platos reales, conocida
la eficacia de plato (que varía entre 0 y 1). El valor
obtenido se redondea hacia arriba. Así:
 Se calculan las necesidades energéticas de la
columna, conocidos los calores latentes de
cambio de estado, :
reales
platos
número
ideales
platos
número
plato
eficacia
.
.
.
.
. 

 V
m vs
saturado
vapor 
.

V
T
T
C
m entrada
salida
pAF
fría
agua 
 )
(
.

24. Referencias
 Warren L., Mc Cabe, Smith J. C. & Harriott P. ( 2000),
Operaciones Unitarias en ingeniería química. España:
Mc Graw Hill.
 Geankopolis, Christie J. (1998), Procesos de
transporte y operaciones unitarias (3ra ed.), México:
CECSA.
 Foust L.S, Wenzel L.A, Clump C. W & Anderson L. B.
(2006), Principios de operaciones unitarias, México:
CECSA.