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UNIVERSIDAD AUTONOMA
GABRIEL RENE MORENO
FACULTAD INTEGRAL ICHILO
CARRERA INGENIERIA INDUSTRIAL
MATERIA: OPERACIONES UNITARIAS II
SIGLA: IND-176
GRUPO: II GESTION: II-2023
DOCENTE: ING. PATRICIA A. RAIMONDI M.
UNID 2 DESTILACION
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
DESTILACION
Destilación definición
• La destilación es la operación de separar,
mediante vaporización y condensación en los
diferentes componentes líquidos, sólidos
disueltos en líquidos o gases licuados de una
mezcla, aprovechando los diferentes puntos de
ebullición de cada una de las sustancias ya que el
punto de ebullición es una propiedad intensiva
de cada sustancia, es decir, no varía en función
de la masa o el volumen, aunque sí en función de
la presión.
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
3
Relaciones de equilibrio
• Para separar los componentes de una
mezcla liquida por destilación es
condición necesaria que la composición
de vapor producido en la ebullición de la
mezcla sea diferente de la composición
del liquido de partida.
• Las mezclas utilizadas en los cálculos son
mezclas binarias
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
4
Diagramas de Presión de vapor y de
equilibrio
• DIAGRAMAS DE PRESION
DE VAPOR
• En estos diagramas se
representan las
composiciones de la mezcla
frente a la presión parcial de
vapor de cada componente a
una determinada
temperatura.
• Se representa también en
dichos diagramas la presión
total como suma de las
presiones parciales ejercidas
por ambos componentes
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
5
Diagrama de equilibrio
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
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6
DIAGRAMA DE
EQUILIBRIO
Es estos diagramas
se representan las
composiciones del
liquido frente a las
del vapor en
equilibrio a presión
total constante.
Diferencia entre tensión de vapor y
presión de vapor
• La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión
a la que a cada temperatura la fase líquida y vapor se encuentran en
equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor
presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases
reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Cuando un
líquido se introduce en un recipiente cerrado y vacío se evapora hasta que el
vapor alcanza una determinada presión que depende únicamente de la
temperatura.
• Esta presión ejercida por el vapor en equilibrio con el líquido se denomina
tensión de vapor del líquido a esa temperatura. A medida que aumenta la
temperatura lo hace la tensión de vapor. Cuando ésta alcanza el valor de la
presión exterior - generalmente la presión atmosférica - el líquido comienza
a hervir, siendo la temperatura en la que la tensión de vapor iguala a la
presión atmosférica la correspondiente a la Temperatura o punto de
ebullición del líquido.
La tensión de vapor es una característica importante de los combustibles,
Ley de Raoult
• La presión de vapor de cada componente es
igual al producto de la fracción molar de dicho
componente en la fase liquida por la tensión de
vapor del componente puro a la misma
temperatura.
• PA = presión de vapor componente A
• TA=tensión de vapor componente A
• XA= fracción de vapor componente A en fase
liquida.
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
8
PA = XATA
PB = XBTB = (1 - XA)TB
FRACCION MOLAR
XA+ XB = 1
XB = 1 – XA
XA = 1 - XB
Ley de Dalton
• Si la mezcla cumple con la ley de Dalton P = PA+PB,
la presión necesaria para que la mezcla hierva será:
• P = XATA + (1 - XA)TB
• P = XATA + TB - XATB
• XATA – XATB = P – TB
• XA(TA – TB) = P - TB
• XA = P – TB/(TA – TB) Las tensiones del
componente A y B y la presión total.
• Por otra parte, como la fracción molar en la fase
vapor es relación entre la presión parcial y la presión
total, tendremos
• YA = PA/P = XATA/P
• YB = PB/P= XBTB/P
3/11/2023
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Volatilidad
• Se denomina volatilidad de un
componente en una mezcla a la relación
entre su presión parcial de vapor y su
concentración en la fase liquida.
3/11/2023
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M.
10
Volatilidad de A = PA/XA
Volatilidad de B = PB/XB
Volatilidad relativa
• Volatilidad relativa α Se denomina volatilidad relativa al cociente entre
la volatilidades del componente mas volátil y del menos volátil
• La volatilidad relativa es función de la temperatura sin embargo para
algunas mezclas permanece prácticamente constante en el intervalo
normal de operación.
3/11/2023
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M.
11
Destilación y Condensación Métodos
• DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O CERRADA
• DESTILACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA
• CONDENSACIÓN DE EQUILIBRIO O CERRADA
• CONDENSACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA
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M.
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Destilación Simple Métodos
• DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O CERRADA en este
caso el liquido se lleva a una temperatura intermedia
entre la de principio y fin de ebullición dejando que la
fase de vapor formada alcance el equilibrio con la fase
liquida aquella temperatura.
• Aplicando balance de materia al sistema y componente
mas volátil
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L = liquido residual
V= vapor separado
Xo= composición inicial liquido
X = composiciones de liquido en equilibrio de temperatura y
presión
Y= composición de vapor en equilibrio de temperatura y
presión
DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O
CERRADA
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Destilación Simple Métodos
• DESTILACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA
• Este método de destilación es el que se efectúa
normalmente en los laboratorios cuando se trabaja sin
reflujo, levando continuamente los vapores reducidos
hasta un condensador.
• La operación se realiza calentando la mezcla liquida
inicial hasta su temperatura de ebullición y retirando
continuamente los vapores producidos a medida que
transcurre la operación el liquido empobrece en
componentes volátiles elevándose continuamente la
temperatura de ebullición de la mezcla del mismo modo
los vapores producidos son cada vez mas pobres en
componentes mas volátiles y su temperatura de
condensación aumenta continuamente
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DESTILACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA
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Destilación Diferencial o abierta
• Mezcla binaria relación entre la cantidad de liquido
inicial Lo y al final L viene dada por la ecuación de
Lord Rayleigh
• Donde x y xo son las composiciones inicial y final del
liquido contenido en la caldera
• Si se conoce la relación matemática entre las
concentraciones de equilibrio x e y tenemos los
siguientes casos
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Destilación Diferencial o abierta
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18
Destilación Diferencial o abierta
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19
Condensación parcial
• La condensación parcial es el proceso inverso a la
destilación simple en el que a partir de una mezcla
de vapores se produce por enfriamiento un liquido
menos rico en componentes volátiles que el vapor
inicial quedando el vapor residual enriquecido en
los componentes mas volátiles.
• Se puede llevara a cabo de dos modos:
• Condensación de equilibrio o cerrada
• Condensación diferencial o abierta
3/11/2023
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20
Condensación de equilibrio o cerrada
• El líquido producido en la condensación permanece en contacto con
el vapor, estando ambos en equilibrio. El proceso se realiza llevando
el vapor a una temperatura comprendida entre la de principio y final
de condensación Por aplicación de balance de materia total y el
referido al componente mas volátil para el caso de una mezcla binaria
tenemos
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L = liquido residual
V= vapor residual
Vo= vapor inicial
Yo= composición inicial del vapor
X y Y= composiciones de liquido y vapor en equilibrio de
temperatura y presión
Condensación diferencial o abierta
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En este caso el liquido condensado se retira continuamente
de la presencia del vapor . Para realizar la operación se lleva
la mezcla gaseosa a la temperatura de condensación y se
retira continuamente el liquido condensado. A medida que
transcurre la operación el vapor se enriquece en los
componentes mas volátiles, descendiendo continuamente la
temperatura de condensación .
Para el caso de una mezcla binaria la relación entre la
cantidades de vapor inicial Vo y residual V viene dada por la
ecuación:
Condensación diferencial o
abierta Métodos matemáticos
3/11/2023
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Condensación diferencial o
abierta Métodos matemáticos
3/11/2023
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Rectificación
• La operación de rectificación consiste en hacer circular en corriente
vapor de una mezcla con el condensado procedente del mismo vapor,
en un aparato llamado columna de rectificación.
• Las partes de la columna de rectificación son la columna propiamente
dicha que es donde se verifica el contacto intimo entre el liquido y el
vapor, el calderin situado en la base de la columna en donde se hace
hervir la mezcla a separar y el condensador de reflujo situado en la
cúspide la columna que se encarga de suministrar el liquido
descendente para sus contacto con el vapor.
• El contacto entre liquido y vapor se hace mediante dos dispositivos
los platos de borboteo que retiene el liquido a través de los cuales se
ve obligado a pasar el vapor y los cuerpos de relleno que llenan el
interior de la columna verificándose el contacto de fases sobre la
superficie de estos cuerpos de relleno.
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
25
Aspectos de diseño de una columna de
destilación
• A la hora de plantearse el diseño o el análisis de una columna hay que
considerar los siguientes aspectos:
• 1. Caudal, composición, presión y temperatura del alimento.
• 2. Grado de separación deseado entre dos de los componentes.
• 3. Presión de operación (que ha de ser inferior a la presión crítica de la
mezcla)
• 4. Pérdida de presión del vapor, especialmente para operaciones a vacío.
• 5. Razón de reflujo mínima y razón de reflujo de operación.
• 6. Mínimo número de etapas y número de etapas reales (eficiencia de la
etapa).
• 7. Tipo de condensador (total, parcial o una combinación de ambos).
• 8. Tipo de caldera (total o parcial).
• 9. Tipo de contacto (columna de pisos, de relleno, o de ambos tipos).
• 10.Altura de la columna.
• 11.Piso de entrada del alimento.
• 12.Diámetro de la columna.
• 13.Dispositivos internos de la columna.
3/11/2023
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26
Esquema de una columna de platos sencilla
F caudal de
alimentación
Acumulado
r
Condensador D
Producto
Destilado
W producto de cola
(Residuo)
Sector
de
enriquecimiento
Sector
de
agotamiento
Caldera
o
calderin
Platos
Columna de rectificación
XF, XD, XW
composiciones
respectivas
Esquema de una columna de platos
Columna de rectificación
TIPOS DE PLATOS
NOMENCLATURA
Plato n
Plato n+1
Plato n-1
Vn, Yn
Vn-1, Yn-1
Vn+1, Yn+1
Vn+2, Yn+2
Ln+1, Xn+1
Ln, Xn
Ln-1, Xn-1
Ln-2, Xn-2
TA
TB
Concentración
0% A 100% A
X
n
Yn
100% B 0% B
Temperatur
a
Xn-1 Yn+1
Representación de las corrientes que entran y
abandonan el plato n en el diagrama de equilibrio T-
X-Y
Vn, Yn
Vn-1, Yn-1
Vn+1, Yn+1
Vn+2, Yn+2
Ln+1, Xn+1
Ln, Xn
Ln-1, Xn-1
Ln-2, Xn-2
Plato n
Balance de material total
• Consideramos la columna en marcha continua la
sección superior o de rectificación situada por
encima del plato de alimentación y la sección
inferior o de agotamiento situada por debajo de
aquel.
• Aplicando balance de material total y el referido al
componente mas volátil numerando los platos o
pisos de la columna en sentido descendente e
indicando el plato de procede como subíndice de los
cuales del liquido del vapor y de sus respectivas
composiciones:
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
32
Balance de material total
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
33
• Designaremos por F el
caudal de alimentación,
siendo D el producto de
destilado, W el del
producto de colas y XF,
XD y XW sus
composiciones
respectivas.
• Un balance total de
materia y otro aplicando
al componente mas
volátil conduce a:
F, XF
D, XD
W, XW
Sector
de
enriquecimiento
Sector
de
agotamiento Ln, Xn
Vn+1 Yn+1
Lm Xm Vm+1 Ym+1
Superficie I
Superficie
II
Esquema básico de una columna para realizar los balances de
materia
W
D
F +
=
W
D
F WX
DX
FX +
=
W
D
W
F
X
X
X
X
F
D
−
−
=
W
D
F
D
X
X
X
X
F
W
−
−
=
Total
Componente
volátil
Balance material
total
F, XF
D, XD
W,
XW
Sector
de
enriquecimie
nto
Sector
de
agotamiento
Ln,
Xn
Vn+1
Yn+1
Lm
Xm
Vm+1
Ym+1
Superficie I
Superficie
II
La columna de rectificación que funciona en marcha continua la
sección superior o de rectificación situada por encima del plato de
alimentación y la sección inferior de agotamiento situada por debajo de
aquel.
Total
Componente
volátil
D
L
V n
n +
= −1
D
n
n
n
n DX
X
L
Y
V +
= −
− 1
1
D
n
D
n
n
n
n
n X
V
D
X
V
L
X
V
D
X
V
L
Y +
=
+
= −
−
−
1
1
1
Balance sector enriquecimiento
Línea operativa sector
enriquecimiento
L.O.S.E.
Sección superior plato
n
F, XF
D, XD
W,
XW
Sector
de
enriquecimie
nto
Sector
de
agotamiento
Ln,
Xn
Vn+1
Yn+1
Lm
Xm
Vm+1
Ym+1
Superficie I
Superficie
II
Total
Componente
volátil
Balance sector agotamiento
Línea operativa sector agotamiento
L.O.S.A.
W
L
V m
m −
= −1
w
m
w
m
m
m
m
m X
V
W
X
V
L
X
V
W
X
V
L
Y ´
1
´
1
1
−
=
−
= −
−
−
Sección inferior plato
m
F, XF
D, XD
W,
XW
Sector
de
enriquecimie
nto
Sector
de
agotamiento
Ln,
Xn
Vn+1
Yn+1
Lm
Xm
Vm+1
Ym+1
Superficie I
Superficie
II
w
m
m
m
m WX
X
L
Y
V −
= −
− 1
1
Métodos Resolución de problemas
• Método de Sorel y
Lewis para
determinar el numero
de platos en la
practica no se aplica.
• Método grafico de Mc
Cabe –Thiele y se
desarrolla sobre el
diagrama de
equilibrio.
3/11/2023
Ing. Patricia A. Raimondi
M.
38
Unid 2 Destilacion 03-11-2023 operaciones

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Unid 2 Destilacion 03-11-2023 operaciones

  • 1. UNIVERSIDAD AUTONOMA GABRIEL RENE MORENO FACULTAD INTEGRAL ICHILO CARRERA INGENIERIA INDUSTRIAL MATERIA: OPERACIONES UNITARIAS II SIGLA: IND-176 GRUPO: II GESTION: II-2023 DOCENTE: ING. PATRICIA A. RAIMONDI M. UNID 2 DESTILACION
  • 2. 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 DESTILACION
  • 3. Destilación definición • La destilación es la operación de separar, mediante vaporización y condensación en los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión. 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 3
  • 4. Relaciones de equilibrio • Para separar los componentes de una mezcla liquida por destilación es condición necesaria que la composición de vapor producido en la ebullición de la mezcla sea diferente de la composición del liquido de partida. • Las mezclas utilizadas en los cálculos son mezclas binarias 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 4
  • 5. Diagramas de Presión de vapor y de equilibrio • DIAGRAMAS DE PRESION DE VAPOR • En estos diagramas se representan las composiciones de la mezcla frente a la presión parcial de vapor de cada componente a una determinada temperatura. • Se representa también en dichos diagramas la presión total como suma de las presiones parciales ejercidas por ambos componentes 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 5
  • 6. Diagrama de equilibrio 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 6 DIAGRAMA DE EQUILIBRIO Es estos diagramas se representan las composiciones del liquido frente a las del vapor en equilibrio a presión total constante.
  • 7. Diferencia entre tensión de vapor y presión de vapor • La presión de vapor o más comúnmente presión de saturación es la presión a la que a cada temperatura la fase líquida y vapor se encuentran en equilibrio; su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. En la situación de equilibrio, las fases reciben la denominación de líquido saturado y vapor saturado. Cuando un líquido se introduce en un recipiente cerrado y vacío se evapora hasta que el vapor alcanza una determinada presión que depende únicamente de la temperatura. • Esta presión ejercida por el vapor en equilibrio con el líquido se denomina tensión de vapor del líquido a esa temperatura. A medida que aumenta la temperatura lo hace la tensión de vapor. Cuando ésta alcanza el valor de la presión exterior - generalmente la presión atmosférica - el líquido comienza a hervir, siendo la temperatura en la que la tensión de vapor iguala a la presión atmosférica la correspondiente a la Temperatura o punto de ebullición del líquido. La tensión de vapor es una característica importante de los combustibles,
  • 8. Ley de Raoult • La presión de vapor de cada componente es igual al producto de la fracción molar de dicho componente en la fase liquida por la tensión de vapor del componente puro a la misma temperatura. • PA = presión de vapor componente A • TA=tensión de vapor componente A • XA= fracción de vapor componente A en fase liquida. 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 8 PA = XATA PB = XBTB = (1 - XA)TB FRACCION MOLAR XA+ XB = 1 XB = 1 – XA XA = 1 - XB
  • 9. Ley de Dalton • Si la mezcla cumple con la ley de Dalton P = PA+PB, la presión necesaria para que la mezcla hierva será: • P = XATA + (1 - XA)TB • P = XATA + TB - XATB • XATA – XATB = P – TB • XA(TA – TB) = P - TB • XA = P – TB/(TA – TB) Las tensiones del componente A y B y la presión total. • Por otra parte, como la fracción molar en la fase vapor es relación entre la presión parcial y la presión total, tendremos • YA = PA/P = XATA/P • YB = PB/P= XBTB/P 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 9
  • 10. Volatilidad • Se denomina volatilidad de un componente en una mezcla a la relación entre su presión parcial de vapor y su concentración en la fase liquida. 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 10 Volatilidad de A = PA/XA Volatilidad de B = PB/XB
  • 11. Volatilidad relativa • Volatilidad relativa α Se denomina volatilidad relativa al cociente entre la volatilidades del componente mas volátil y del menos volátil • La volatilidad relativa es función de la temperatura sin embargo para algunas mezclas permanece prácticamente constante en el intervalo normal de operación. 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 11
  • 12. Destilación y Condensación Métodos • DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O CERRADA • DESTILACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA • CONDENSACIÓN DE EQUILIBRIO O CERRADA • CONDENSACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 12
  • 13. Destilación Simple Métodos • DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O CERRADA en este caso el liquido se lleva a una temperatura intermedia entre la de principio y fin de ebullición dejando que la fase de vapor formada alcance el equilibrio con la fase liquida aquella temperatura. • Aplicando balance de materia al sistema y componente mas volátil 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 13 L = liquido residual V= vapor separado Xo= composición inicial liquido X = composiciones de liquido en equilibrio de temperatura y presión Y= composición de vapor en equilibrio de temperatura y presión
  • 14. DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O CERRADA 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 14
  • 15. Destilación Simple Métodos • DESTILACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA • Este método de destilación es el que se efectúa normalmente en los laboratorios cuando se trabaja sin reflujo, levando continuamente los vapores reducidos hasta un condensador. • La operación se realiza calentando la mezcla liquida inicial hasta su temperatura de ebullición y retirando continuamente los vapores producidos a medida que transcurre la operación el liquido empobrece en componentes volátiles elevándose continuamente la temperatura de ebullición de la mezcla del mismo modo los vapores producidos son cada vez mas pobres en componentes mas volátiles y su temperatura de condensación aumenta continuamente 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 15
  • 16. DESTILACIÓN DIFERENCIAL O ABIERTA 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 16
  • 17. Destilación Diferencial o abierta • Mezcla binaria relación entre la cantidad de liquido inicial Lo y al final L viene dada por la ecuación de Lord Rayleigh • Donde x y xo son las composiciones inicial y final del liquido contenido en la caldera • Si se conoce la relación matemática entre las concentraciones de equilibrio x e y tenemos los siguientes casos 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 17
  • 18. Destilación Diferencial o abierta 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 18
  • 19. Destilación Diferencial o abierta 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 19
  • 20. Condensación parcial • La condensación parcial es el proceso inverso a la destilación simple en el que a partir de una mezcla de vapores se produce por enfriamiento un liquido menos rico en componentes volátiles que el vapor inicial quedando el vapor residual enriquecido en los componentes mas volátiles. • Se puede llevara a cabo de dos modos: • Condensación de equilibrio o cerrada • Condensación diferencial o abierta 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 20
  • 21. Condensación de equilibrio o cerrada • El líquido producido en la condensación permanece en contacto con el vapor, estando ambos en equilibrio. El proceso se realiza llevando el vapor a una temperatura comprendida entre la de principio y final de condensación Por aplicación de balance de materia total y el referido al componente mas volátil para el caso de una mezcla binaria tenemos 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 21 L = liquido residual V= vapor residual Vo= vapor inicial Yo= composición inicial del vapor X y Y= composiciones de liquido y vapor en equilibrio de temperatura y presión
  • 22. Condensación diferencial o abierta 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 22 En este caso el liquido condensado se retira continuamente de la presencia del vapor . Para realizar la operación se lleva la mezcla gaseosa a la temperatura de condensación y se retira continuamente el liquido condensado. A medida que transcurre la operación el vapor se enriquece en los componentes mas volátiles, descendiendo continuamente la temperatura de condensación . Para el caso de una mezcla binaria la relación entre la cantidades de vapor inicial Vo y residual V viene dada por la ecuación:
  • 23. Condensación diferencial o abierta Métodos matemáticos 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 23
  • 24. Condensación diferencial o abierta Métodos matemáticos 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 24
  • 25. Rectificación • La operación de rectificación consiste en hacer circular en corriente vapor de una mezcla con el condensado procedente del mismo vapor, en un aparato llamado columna de rectificación. • Las partes de la columna de rectificación son la columna propiamente dicha que es donde se verifica el contacto intimo entre el liquido y el vapor, el calderin situado en la base de la columna en donde se hace hervir la mezcla a separar y el condensador de reflujo situado en la cúspide la columna que se encarga de suministrar el liquido descendente para sus contacto con el vapor. • El contacto entre liquido y vapor se hace mediante dos dispositivos los platos de borboteo que retiene el liquido a través de los cuales se ve obligado a pasar el vapor y los cuerpos de relleno que llenan el interior de la columna verificándose el contacto de fases sobre la superficie de estos cuerpos de relleno. 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 25
  • 26. Aspectos de diseño de una columna de destilación • A la hora de plantearse el diseño o el análisis de una columna hay que considerar los siguientes aspectos: • 1. Caudal, composición, presión y temperatura del alimento. • 2. Grado de separación deseado entre dos de los componentes. • 3. Presión de operación (que ha de ser inferior a la presión crítica de la mezcla) • 4. Pérdida de presión del vapor, especialmente para operaciones a vacío. • 5. Razón de reflujo mínima y razón de reflujo de operación. • 6. Mínimo número de etapas y número de etapas reales (eficiencia de la etapa). • 7. Tipo de condensador (total, parcial o una combinación de ambos). • 8. Tipo de caldera (total o parcial). • 9. Tipo de contacto (columna de pisos, de relleno, o de ambos tipos). • 10.Altura de la columna. • 11.Piso de entrada del alimento. • 12.Diámetro de la columna. • 13.Dispositivos internos de la columna. 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 26
  • 27. Esquema de una columna de platos sencilla F caudal de alimentación Acumulado r Condensador D Producto Destilado W producto de cola (Residuo) Sector de enriquecimiento Sector de agotamiento Caldera o calderin Platos Columna de rectificación XF, XD, XW composiciones respectivas
  • 28. Esquema de una columna de platos Columna de rectificación
  • 30. NOMENCLATURA Plato n Plato n+1 Plato n-1 Vn, Yn Vn-1, Yn-1 Vn+1, Yn+1 Vn+2, Yn+2 Ln+1, Xn+1 Ln, Xn Ln-1, Xn-1 Ln-2, Xn-2
  • 31. TA TB Concentración 0% A 100% A X n Yn 100% B 0% B Temperatur a Xn-1 Yn+1 Representación de las corrientes que entran y abandonan el plato n en el diagrama de equilibrio T- X-Y Vn, Yn Vn-1, Yn-1 Vn+1, Yn+1 Vn+2, Yn+2 Ln+1, Xn+1 Ln, Xn Ln-1, Xn-1 Ln-2, Xn-2 Plato n
  • 32. Balance de material total • Consideramos la columna en marcha continua la sección superior o de rectificación situada por encima del plato de alimentación y la sección inferior o de agotamiento situada por debajo de aquel. • Aplicando balance de material total y el referido al componente mas volátil numerando los platos o pisos de la columna en sentido descendente e indicando el plato de procede como subíndice de los cuales del liquido del vapor y de sus respectivas composiciones: 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 32
  • 33. Balance de material total 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 33 • Designaremos por F el caudal de alimentación, siendo D el producto de destilado, W el del producto de colas y XF, XD y XW sus composiciones respectivas. • Un balance total de materia y otro aplicando al componente mas volátil conduce a:
  • 34. F, XF D, XD W, XW Sector de enriquecimiento Sector de agotamiento Ln, Xn Vn+1 Yn+1 Lm Xm Vm+1 Ym+1 Superficie I Superficie II Esquema básico de una columna para realizar los balances de materia
  • 35. W D F + = W D F WX DX FX + = W D W F X X X X F D − − = W D F D X X X X F W − − = Total Componente volátil Balance material total F, XF D, XD W, XW Sector de enriquecimie nto Sector de agotamiento Ln, Xn Vn+1 Yn+1 Lm Xm Vm+1 Ym+1 Superficie I Superficie II La columna de rectificación que funciona en marcha continua la sección superior o de rectificación situada por encima del plato de alimentación y la sección inferior de agotamiento situada por debajo de aquel.
  • 36. Total Componente volátil D L V n n + = −1 D n n n n DX X L Y V + = − − 1 1 D n D n n n n n X V D X V L X V D X V L Y + = + = − − − 1 1 1 Balance sector enriquecimiento Línea operativa sector enriquecimiento L.O.S.E. Sección superior plato n F, XF D, XD W, XW Sector de enriquecimie nto Sector de agotamiento Ln, Xn Vn+1 Yn+1 Lm Xm Vm+1 Ym+1 Superficie I Superficie II
  • 37. Total Componente volátil Balance sector agotamiento Línea operativa sector agotamiento L.O.S.A. W L V m m − = −1 w m w m m m m m X V W X V L X V W X V L Y ´ 1 ´ 1 1 − = − = − − − Sección inferior plato m F, XF D, XD W, XW Sector de enriquecimie nto Sector de agotamiento Ln, Xn Vn+1 Yn+1 Lm Xm Vm+1 Ym+1 Superficie I Superficie II w m m m m WX X L Y V − = − − 1 1
  • 38. Métodos Resolución de problemas • Método de Sorel y Lewis para determinar el numero de platos en la practica no se aplica. • Método grafico de Mc Cabe –Thiele y se desarrolla sobre el diagrama de equilibrio. 3/11/2023 Ing. Patricia A. Raimondi M. 38