Previo Equilibrio Liquido Vapor

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4.- Mediante un diagrama de equilibrio de temperatura contra composición, a presión constante, explique los cambios de temperatura, composición del líquido y composición de vapor que ocurren en un destilador por lotes:

[pic 12]

La intersección

de la superficie doble de la figura 9.1 con el plano de presión constante produce una curva sin máximos o mínimos que se extiende desde el punto de ebullición de B puro hasta el de A puro a la presión considerada. La curva superior proporciona la relación entre la temperatura y la composición del vapor (t-y*); la curva inferior, la relación entre la temperatura y la composición del

líquido (t-x). Las mezclas de líquido y vapor en el equilibrio están a la misma temperatura y presión, de forma que las líneas de unión, como la línea DF, unen las mezclas en el equilibrio en D y F. Hay un número infinito de dichas líneas de unión para este diagrama. Una mezcla en la curva inferior, como en el punto D, es un líquido saturado; una mezcla en la curva superior, como en F, es un vapor saturado. Una mezcla en E es una mezcla de dos fases, que consta de una fase líquida de composición en D y una fase vapor de composición en F, en proporción tal que la composición promedio de toda la mezcla se representa mediante E.

Las cantidades relativas de las dos fases en el equilibrio están relacionadas con los segmentos de la línea de unión,

Si se calienta, la primera burbuja de vapor se forma en H y tiene la composición en J, más rica en la sustancia más volátil; por lo tanto, la curva inferior se llama la curva de temperatura del punto de burbuja. Al irse evaporando más mezcla, se forma más vapor a expensas del líquido; se origina entonces, por ejemplo, el líquido L y su vapor en el equilibrio K, aunque la composición de la masa total es atín la original como en G. La ultima gota del líquido se evapora en M y tiene la composición en ZV. El sobrecalentamiento de la mezcla sigue la trayectoria MG.

La mezcla se ha evaporado en un rango de temperatura desde H hasta M, a diferencia de la temperatura tmica de evaporación de una sustancia pura. Entonces, el término punto de ebullición para una solución, generalmente no tiene significado puesto que la evaporación ocurre en un rango de temperatura, esto es, desde el punto de formación de la burbuja hasta el punto de formación de rocío. Si se enfría la mezcla en 0, todos los fenómenos reaparecen en orden inverso. Por ejemplo, la condensación comienza en M, en donde la curva superior se conoce como la curva de punto de rocío y continúa hasta H. Por otra parte, si una soluci6n como la que se encuentra en H, se hierve en

un recipiente abierto y sus vapores escapan hacia la atmósfera, el residuo líquido se volverá cada vez mas pobre, puesto que el vapor es más rico en la sustancia más volátil. La temperatura y la composici6n del líquido saturado residual se mueven a lo largo de la curva inferior hacia N, al continuar la destilación. Las composiciones vapor-liquido en el equilibrio pueden mostrarse también sobre un diagrama de composición (X VS. JJ*), como en la figura 9.2b. Por ejemplo, el punto P sobre el diagrama representa la línea de unión DF. Dado que el vapor es más rico en la sustancia más volátil, la curva cae arriba de la diagonal 45 º que se ha trazado como comparación.

En el diagrama, si tomamos como punto de partida R, al calentar llegará a S donde está en equilibrio con vapor rico en el componente A. Al retirarse el vapor rico en A, el líquido se hace más rico en B y el equilibrio se mueve a lo largo de la línea de burbuja, es decir de S a PB, hasta que finalmente se tiene el líquido B puro.

5.-Elabore un esquema del montaje experimental necesario para la destilación a nivel vidrio

[pic 13]

6.-Elabore un diagrama de flujo de la torre de destilación

[pic 14]

7- ¿Por qué la composición del destilado global es mayor en una destilación por lotes en comparación con una destilación continua de una etapa simple de equilibrio bajo la misma relación de moles de alimentación/residuo?

Porque en la destilación continua el vapor removido al final, siempre estuvo en equilibrio con líquido de la misma composición, mientras que en la destilación por lotes, cada vapor removido estuvo en equilibrio con un líquido más rico en el componente más volátil, entonces, el vapor combinado es más rico que el vapor final y tiene una composición de volátil mayor a la que tendría con el líquido final, ese es el objeto de hacer una separación por lotes.

BIBLIOGRAFÍA

- Perry Manual del Ingeniero Químico

Vol 2 Editoriela Mc Graw Hill 1raEdición . pp 20-3 a la 20-40

- Alan S, Foust Principios de Operaciones Unitarias. 2daedición Compañía Editorial Continental S,. A. de C. V., México D. F: 1987. pp 460-493

- Badger, WalterL. Introducción a la Ingeniería Química . Editorial Mc Graw Hill, México, 1970.