3IV72-3-Reflujo Total- Destilacion

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL
LABORATORIO DE PROCESOS DE SEPARACION POR ETAPAS
PRACTICA No 2. 
RECTIFICACION A REFLUJO TOTAL
PROFESOR: Jesús Adrián Enrique Aguilar
ALUMNO:	
· Armenta Domínguez Andrés 
· GRUPO: 3IV72
· SECCION: B
· EQUIPO: 3
· PERIODO: 2022-1
FECHA: 14-octubre- 2021
INDICE
OBJETIVOS…………………………………………………………………3
MARCO TEORICO……………………………………………………… 4-5
DIAGRAMA DE PROCESO……………………………………………… 6
DIAGRAMA DE BLOQUES………………………………………………..7
CALCULOS Y GRAFICAS……………………………………………… 8-15
OBSERVACIONES…………………………………………………………16
CONLUSIONES……………………………………………………………. 16
APENDICE…………………………………………………………………. 17
BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………18
I.- OBJETIVOS
 Conceptual 
Desarrollar los conceptos para determinar la eficiencia total y de un plato en la columna de destilación con platos perforados. Aplicar la metodología de trabajo para operar y optimizar la columna con una mezcla binaria a reflujo total y a presión constante, calculado el reflujo mínimo y el rango del reflujo óptimo. 
 Procedimental 
Realizar los diagramas binarios de los sistemas: metanol-agua y etanol-agua, como solución ideal-gas ideal y solución no ideal-gas ideal. El alumno deberá complementar sus actividades con: mapas mentales, conceptuales, ensayos, exposiciones, utilización de paquetes como Excel, power point, corelgrafic, AutoCAD, chemecad, simuladores como aspen, pro II, hysis, obtención de bancos de datos internacionales, hacer un estado del arte, porter científico, etc. 
 Actitudinal Desarrollar una actitud que implique una disciplina profesional. Desarrollar habilidades de investigación para ubicar en referencias las diferentes aplicaciones de la destilación.
MARCO TEORICO
Método Mc Cabe-Thiele
Se considera el mas simple y el mas ilustrativo para el análisis de la destilación fraccionaria binaria
Este método usa el hecho de que la composición de cada plato teórico esta totalmente determinada por la fracción molar de uno de los dos componentes del destilado
El método Mc Cabe-Thiele se basa en el supuesto de desbordamiento molar constante que exige que:
-Los valores molares de vaporización de los compontes de alimentación son iguales 
Antes de empezar la construcción y uso de un diagrama de Mc Cabe -Thiele para la destilación de una alimentación binaria, debemos obtener los datos del equilibrio líquido-vapor para el componente a menor punto de ebullición de la alimentación
	
Así para cada mol de liquido vaporizado se condensa de un mol de vapor 
Los efectos del calor, tales como calores de disolución y la transferencia de calor hacia y desde la columna de destilación se consideran despreciables
	La relación de Reflujo: Se define como la relación de reflujo a la que existe entre la cantidad de mezcla que retorna a la columna(lo) y el destilado que sale del sistema(D)
Reflujo Total: Se define como el retronó de todo el destilado obtenido por el domo de la columna como reflujo, sin que haya extracción de residuo y alimentación de la mezcla. Cuando este ocurre R=∞ y D=0 y L tiene su valor máximo necesitándose un número mínimo de etapas teóricas para efectuar la separación
	
	Eficiencia Total de la Columna: La eficiencia total de la columna se define como la relación entre el número de etapas teóricas necesarias para la separación menos uno (ya que el hervidor como un plato teórico y el numero de platos reales de la columna multiplicado por 100
		
Eficiencia de palto: En una columna de rectificación la eficiencia de un plato se puede definir como la relación entre la diferencia de concentraciones reales y la diferencia de concentraciones ideales 
		
	Se conocen varios tipos de eficiencias de platos, sin embargo, en esta práctica se determinará la eficiencia de Murphree, cuyas ecuaciones para la fase de vapor y liquida son las siguientes
 pg. 2
DIAGRAMA DE FLUJOINSTITITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Alumno: Armenta Domínguez Andres
RECTIFICACION A RELUJO TOTAL
GRUPO:3IV72 EQUIPO 3
DIAGRAMA DE BLOQUES DE OPERACIÓN
Comprobar que todas las válvulas se encuentren cerradas
Verificar el nivel del tanque de alimentación y la composición de la mezcla de alimentación
Alimentar la mezcla por destilar al hervidor, abriendo las válvulas correspondientes (tanque de alimentación, rotámetro y hervidor
Cuando se haya alcanzado el equilibrio, se toman las muestras siguientes: Del Hervidor, del reflujo y de tres platos consecutivos
Accionar el interruptor de la bomba de carga y permitir el aso de la mezcla por el rotámetro de alimentación al flujo máximo
Mantener constante la presión de vapor de calentamiento entre 0.2 y 04Kg/cm2 y también mantener constante la presión del hervidor
Desconectar la bomba de alimentación cuando se haya alcanzado ¾ partes del nivel del hervidor y cerrar la válvula de purga
	
Cuando se tengan vapores visibles en la válvula de venteo. Inmediatamente cerrarla y abrir la válvula de alimentación de agua al condensador
Purgar la línea de vapor. Abrir las válvulas de vapor de calentamiento al hervidor y la purga del condensador de venteo para eliminar el aire de la columna
CALCULOS
TABLA DE DATOS EXPERMIMENTALES 
	Presión de Vapor
	1.0 Kg/cm2
	Presión de Trabajo
	0.22kg/cm2
	Presión Atmosférica
	582 mmHg
	Temperatura de alimentación
	35°F
	
	Temperatura(°C)
	Densidad(g/cm3)
	%Peso
	Xmol
	Alimentación
	25
	0.97
	16.5
	0.10
	Reflujo
	25
	0.815
	90
	0.835
	Plato n-1(4)
	25
	0.836
	83
	0.733
	Plato n (5)
	25
	0.848
	78
	0.666
	Plato n+1(6)
	25
	0.86
	73
	0.603
	Residuo
	25
	0.995
	2
	0.011
Datos de Tablas:
	Cp Agua
	1 kcal/Kmol°C
	Cp Metanol
	19.38 Kcal/Kmol°C
	λ Agua
	9718 kcal/Kmol
	Λ Metanol
	8415 kcal/Kmol
1. Calculamos la P absoluta de nuestro sistema y procederemos a construir las graficas de equilibrio y ebullición vistas en la práctica de introducción ya que se deben elaborar a Presión constante
2.- Calculamos las fracciones mol de cada región de nuestro sistema
Alimentación 
Reflujo 
Plato 4 
Plato 5 
Plato 6 
Residuo 
Con los datos de XD, XW realizamos los trazos para poder encontrar el número de platos teóricos
P(1,0.0113)
2
Bmax=0.435
Xw=0.0113
XF=0.1
XD=0.835
Como observamos nuestro numero de etapas es de 4
NMET= 4
Y el numero de platos reales es 13
NER=13 
Calculamos la eficiencia de la columna 
Procedemos a calcular las Entalpias, pero antes debemos obtener temperatura de burbuja y de roció con ayuda de nuestro diagrama de ebullición metanol-agua 
Tb=86.5°C
Tr=97.2°C
De la Grafica
Tr=97.2°C
Tb=86.5°C
Cálculo de las Entalpias Hv, hL y Hf
Cálculo de q para poder obtener la pendiente y graficar la recta de alimentación 
Tenemos que:
 
 
Despejamos Xq que es la pendiente
Con estos puntos trazamos la recta de alimentación en nuestra grafica de equilibrio y encontramos bmax
Bmax= 0.435
Calculo de Reflujo mínimo y Reflujo Optimo
Calculo de la eficiencia en los platos
Para obtener las concentraciones molares debemos entrar con las respectivas de cada uno de sus platos ya sea de liquido o vapor con ayuda de la gráfica de equilibrio 
Para el plato 5 
Para el Plato 6 
OBSERVACIONES
· En el reflujo total no hay destilado ni alimentación básicamente todo se esta recirculando 
· Nuestra columna esta sobrada de platos 
· La columna es a escala piloto, en el video vimos una muy pequeña que es solo para demostración del funcionamiento del método
CONCLUSIONES
-En las eficiencias podemos observar que el más volátil o el metanol se va enriqueciendo al pasar de plato en el plato 6 tenemos eficienciade 29.33 y al pasar al plato 5 tenemos de 34.53 por lo cual esta aumentando su porcentaje y el del liquido se va agotando ya que pasa de 19.53% a 17.55% esto nos indica que la experimentación es de acuerdo a la teoría 
Uno de los objetivos es analizar el funcionamiento de la columna a reflujo total y vemos que se logran separar las soluciones sin tantas etapas por lo cual da buenos resultados a la hora de realizar la separación
-Reforzamos y pusimos en práctica nuestra metodología para hacer los diagramas de equilibrio no ideales partiendo de la ley de Rault y Dalton y repasando conceptos como el equilibrio y las actividades 
-La destilación es una de las operaciones unitarias mas utilizadas por lo cual es deber de nuestro perfil conocer los equipos implicados en ella 
APENDICE
Tabla de cp del agua
BIBLIOGRAFIA
-Operaciones de transferencia de masa Segunda edición Robert E. Treybal Mc. Graw-Hill.
 -Chemical Engineers Handbook 4a. Edición (1970) Perry J.M. Mc. Graw Hill, Book Co.
Equilibrio Metanol-Agua(X,Y)@744mmHg
yMOH	0.99999974308840789	0.84382051241129141	0.69796485533908104	0.56440169745034674	0.44637681540500412	0.34679921828659915	0.26636914584615612	0.20339532305944746	0.15459119488579168	0.11656379619495798	8.6496712565983763E-2	6.2286006478212828E-2	4.2438499663113499E-2	2.5904949058111384E-2	1.1939183717580307E-2	-1.766004479672075E-8	0.99999989268799705	0.93489839056833046	0.87373251574984589	0.81575423178038997	0.75997081913260822	0.70517953425648316	0.65010025430130358	0.59354784931897275	0.53453621111197214	0.47227883138758692	0.40613953235230621	0.33558027636286752	0.26012263293138138	0.17932254626061442	9.2754231741667775E-2	-1.5314193205435508E-7	0.99999974308840789	0.84382051241129141	0.69796485533908104	0.56440169745034674	0.44637681540500412	0.34679921828659915	0.26636914584615612	0.20339532305944746	0.15459119488579168	0.11656379619495798	8.6496712565983763E-2	6.2286006478212828E-2	4.2438499663113499E-2	2.5904949058111384E-2	1.1939183717580307E-2	-1.766004479672075E-8	0.99999974308840789	0.84382051241129141	0.69796485533908104	0.56440169745034674	0.44637681540500412	0.34679921828659915	0.26636914584615612	0.20339532305944746	0.15459119488579168	0.11656379619495798	8.6496712565983763E-2	6.2286006478212828E-2	4.24	38499663113499E-2	2.5904949058111384E-2	1.1939183717580307E-2	-1.766004479672075E-8	
Metanol-Agua (T,xy) @744mmHg
0.99999974308840789	0.84382051241129141	0.69796485533908104	0.56440169745034674	0.44637681540500412	0.34679921828659915	0.26636914584615612	0.20339532305944746	0.15459119488579168	0.11656379619495798	8.6496712565983763E-2	6.2286006478212828E-2	4.2438499663113499E-2	2.5904949058111384E-2	1.1939183717580307E-2	-1.766004479672075E-8	64.034530000000004	66.405696844994978	68.776863689989952	71.148030534984926	73.5191973799799	75.890364224974874	78.261531069969848	80.632697914964822	83.003864759959797	85.375031604954771	87.746198449949745	90.117365294944719	92.488532139939693	94.859698984934667	97.230865829929641	99.602032674924615	0.999999893	0.934898391	0.873732516	0.815754232	0.759970819	0.705179534	0.650100254	0.593547849	0.534536211	0.472278831	0.406139532	0.335580276	0.260122633	0.179322546	0.092754232	-1.53142E-07	0.99999989268799705	0.93489839056833046	0.87373251574984589	0.81575423178038997	0.75997081913260822	0.70517953425648316	0.65010025430130358	0.59354784931897275	0.53453621111197214	0.47227883138758692	0.40613953235230621	0.33558027636286752	0.26012263293138138	0.17932254626061442	9.2754231741667775E-2	-1.5314193205435508E-7	64.034530000000004	66.405696844994978	68.776863689989952	71.148030534984926	73.5191973799799	75.890364224974874	78.261531069969848	80.632697914964822	83.003864759959797	85.375031604954771	87.746198449949745	90.117365294944719	92.488532139939693	94.859698984934667	97.230865829929641	99.602032674924615	
Equilibrio Metanol-Agua(X,Y)@744mmHg
yMOH	0.99999974308840789	0.84382051241129141	0.69796485533908104	0.56440169745034674	0.44637681540500412	0.34679921828659915	0.26636914584615612	0.20339532305944746	0.15459119488579168	0.11656379619495798	8.6496712565983763E-2	6.2286006478212828E-2	4.2438499663113499E-2	2.5904949058111384E-2	1.1939183717580307E-2	-1.766004479672075E-8	0.99999989268799705	0.93489839056833046	0.87373251574984589	0.81575423178038997	0.75997081913260822	0.70517953425648316	0.65010025430130358	0.59354784931897275	0.53453621111197214	0.47227883138758692	0.40613953235230621	0.33558027636286752	0.26012263293138138	0.17932254626061442	9.2754231741667775E-2	-1.5314193205435508E-7	0.99999974308840789	0.84382051241129141	0.69796485533908104	0.56440169745034674	0.44637681540500412	0.34679921828659915	0.26636914584615612	0.20339532305944746	0.15459119488579168	0.11656379619495798	8.6496712565983763E-2	6.2286006478212828E-2	4.2438499663113499E-2	2.5904949058111384E-2	1.1939183717580307E-2	-1.766004479672075E-8	0.99999974308840789	0.84382051241129141	0.69796485533908104	0.56440169745034674	0.44637681540500412	0.34679921828659915	0.26636914584615612	0.20339532305944746	0.15459119488579168	0.11656379619495798	8.6496712565983763E-2	6.2286006478212828E-2	4.2438499663113499E-2	2.5904949058111384E-2	1.1939183717580307E-2	-1.766004479672075E-8