Preinforme N°6 - ramos on-line usm

TRANSFERENCIA DE CALOR Y MATERIA IMQ-223
Preinforme N°6
Destilación Continua
Universidad Técnica Federico Santa María
INTEGRANTES:
ROL:
FECHA:
BLOQUE:
AYUDANTE:
PROFESOR:
Preinforme N°6 Laboratorio Transferencia
de Calor y Materia IMQ-223
Objetivos



Destilar en forma continua una mezcla de metanol-agua
Operar la columna de destilación en forma continua teniendo presente que debe siempre
satisfacer el balance de materiales, por lo que es necesario fijar los flujos de destilado y de
producto de fondo, de acuerdo con las cantidades de liviano y de pesado en la
alimentación. Opere recuperando un destilado con composición del 90% en peso.
Comparar el comportamiento real de la columna de destilación con la predicción del
modelo de McCabe-Thiele.
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Preinforme N°6 Laboratorio Transferencia
de Calor y Materia IMQ-223
I)
Desarrollo teórico
1) ¿Qué es la destilación? ¿Cuál es la diferencia entre destilación discontinua y continua?
2) ¿Qué es un diagrama de equilibrio?, ¿Cuáles son las leyes básicas para formar un diagrama
de equilibrio?
3) ¿Qué condiciones debe cumplir la mezcla binaria para que pueda ser separada mediante
destilación?
4) ¿Cuál es el método de McCabe Thiele? ¿Cuáles son sus principales suposiciones? Realice el
diagrama de equilibrio.
5) ¿Cuál es la función de los platos de la torre? Experimentalmente, ¿el número de platos
reales es mayor o menor al número de platos teórico? Justifique.
6) Explique el funcionamiento de cada equipo de la torre de destilación dispuesta en el
laboratorio (rehervidor, condensador y torre de destilación).
7) Dibuje en el diagrama de equilibrio, la línea q, las curvas de rectificación y de agotamiento.
Averigüe las ecuaciones correspondientes a cada una y cuál parte representa de la torre
de destilación.
8) ¿Cuál es el funcionamiento del reflujo? ¿Qué significa reflujo total?
9) ¿Cuándo se tiene reflujo mínimo, y número de etapas mínimas?
10) Realice un balance de materia global, por componente y de energía para una torre de
destilación con 5 platos, rehervidor y condensador.
11) Averigüe qué es la eficiencia de Murphee.
12) ¿Qué pasa con el número de etapas si la alimentación a la torre no se realiza en el plato
óptimo?
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Preinforme N°6 Laboratorio Transferencia
de Calor y Materia IMQ-223
II)
Ejercicio 1:
El estireno es un monómero que se utiliza en la fabricación de una amplia gama de polímeros
(como el poliestireno) y elastómeros copolímeros (como el caucho). El estireno se obtiene a partir
de etileno y benceno como se muestra en la siguiente reacción:
La empresa Biofilm S.A. obtiene el benceno a partir de desechos generados de otras
industrias, principalmente desde mezclas de desecho de benceno y tolueno. Para ello, se realiza
un proceso de destilación continua, para un flujo de 450 lb mol/h de mezcla de benceno y tolueno
al 60% y 40%mol respectivamente. La composición de destilado y fondo requerida es de 95% y
5%mol de benceno, respectivamente. La alimentación entra a la columna con un porcentaje de
vaporización igual a la razón entre el destilado y la alimentación. Como ingeniero se le solicita
determinar el número de etapas necesarias para realizar la separación, para una razón de
R/Rmin=1,3. Además, debe determinar el plato óptimo de operación. La torre trabaja a una
presión de 1 atm. HINT: Utilice el método de Mc-Thiele.
III)
Ejercicio 2:
En la empresa LOU S.A. se requiere metanol como materia prima para la fabricación de
formaldehído. Para ello, se realiza una destilación a una solución de metanol-agua a baja
concentración, desde la cual se pasa de 25%p/p a 90%p/p de metanol-agua. Se requiere
preparar 20 [L] de la solución al 25% p/p, para suministrarla a la torre. Las instalaciones
cuentan con una mezcla metanol-agua con una densidad de 0,8695 [g/ml]. ¿Cuánto volumen
de esta solución se necesita para obtener lo requerido?
(Usar anexo 3).
Bibliografía y Referencias:

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Operaciones de Transferencia de Materia, Robert Treybal.
Apuntes entregados en clases y laboratorio, USM.
Operaciones de Separación, Seader.
Manual del Ingeniero Químico, Perry.
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Preinforme N°6 Laboratorio Transferencia
de Calor y Materia IMQ-223
ANEXO 1.- Diagrama Torre de Destilación Laboratorio de
Transferencia de Materia
TI
11
CONDENSADOR
TI
8
TI
7
TI
10
AGUA DE
REFRIGERACION
TI
9
TI
6
FI
2
LI 1
PRODUCTO DE TOPE
(D)
Reflujo
TI
5
COLUMNA DE DESTILACION
TI
4
FI
1
Laboratorio Transferencia de Materia
TI
3
TI
1
ALIMENTACION (F)
PI
1
VAPOR
TI
2
TI
0
REHERVIDOR
IV)
Condensado
PRODUCTO DE FONDO
(B)
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V)
ANEXO 2.- Datos del Equilibrio Benceno-Tolueno
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VI)
Anexo 3.- Densidad Soluciones Metanol-Agua 20 [°C]
METANOL
%
gr/cc
0
0,9982
10
0,9815
20
0,9666
30
0,9515
40
0,9345
50
0,9156
60
0,8946
70
0,8715
80
0,8469
90
0,8202
100
0,7917
6