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. 1 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? 2 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: Operaciones de Transferencia de Materia, Robert Treybal. Apuntes entregados en clases y laboratorio, USM. Operaciones de Separación, Seader. Manual del Ingeniero Químico, Perry. 3 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) 4 Preinforme N°6 Laboratorio Transferencia de Calor y Materia IMQ-223 V) ANEXO 2.- Datos del Equilibrio Benceno-Tolueno 5 Preinforme N°6 Laboratorio Transferencia de Calor y Materia IMQ-223 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