Tecnológico Nacional de México
Instituto Tecnológico de La Laguna
Ingeniería Química
Materia: Laboratorio Integral de Química II GRUPO A
REP-12. DETERMINACIÓN DE DIAGRAMA DE
FASES T-X PARA SISTEMAS BINARIOS
Alumno: Héctor Mijares Martínez
Fecha: 26 de Febrero de 2021.
Ciclo Febrero-Agosto 2021.
1
, OBJETIVO;
Para una solución de dos líquidos, donde el soluto es volátil, obtener diagrama de fases y clasificar el sistema
como tipo I, II, o III.
MARCO TEÓRICO;
SISTEMAS BINARIOS Y
MÉTODOS GRÁFICOS PARA LA
DESTILACIÓN PRIMARIA;
Un sistema que contiene dos componentes, es denominado sistema binario, de tal manera que, si
tenemos dos líquidos, formarán una disolución ideal. Estos sistemas son expresados en diagramas
de fases, que estas graficados en función de la temperatura y composición de la mezcla. Estos
muestran las fases de la mezcla en liquido-vapor o alguna otra fase. Las mezclas forman curvas en el
diagrama que expresan sus respectivos cambios de fase a diferentes temperaturas y composiciones.
Cuando en estos diagramas, se cruzan curvas en el sistema se separa en dos fases, cada una con la
fracción molar determinada por las curvas correspondientes. En este diagrama aparece el llamado
“punto eutéctico”. Cuando la fase líquida posee la fracción molar eutéctica, al reducirse la
temperatura arribando al punto, puede coexistir la fase líquida con las dos fases sólidas, cuyas
cantidades pueden ser determinadas por medio de la aplicación de la regla de la palanca.
Los diagramas de equilibrio son gráficas que representan las fases y estado en que pueden estar
diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. La
mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo
utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento
de materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y
otros fenómenos.
MÉTODOS GRÁFICOS PARA LA DESTILACIÓN BINARIA
La destilación en etapas múltiples en condiciones de operación continua y a régimen permanente se utiliza
mucho en la práctica para separar mezclas muy diversas. La siguiente tabla muestra una lista de los
componentes clave para 27 procesos industriales de destilación. El diseño de las columnas con etapas
múltiples se puede realizar por métodos gráficos cuando la mezcla de alimentación sólo contiene dos
componentes. El diagrama x-y utiliza sólo las relaciones de equilibrio y el balance de moles, pero sólo es
riguroso para los sistemas en que los efectos de la energía sobre las velocidades del vapor y líquido salen de
las etapas son despreciables. El diagrama de concentración –entalpía/temperatura utiliza también el balance
de energía y es riguroso cuando se dispone de suficientes datos calorimétricos para construir el diagrama sin
suposiciones. La disponibilidad de los ordenadores ha disminuido la confianza en los métodos gráficos. Aun
así, los diagramas son útiles para aproximaciones rápidas y para demostrar los efectos de las diferentes
variables de diseño. El diagrama x-y es el más conveniente para estos propósitos.
DATOS DE EQUILIBRIO DE FASES
En la figura aparecen los tres tipos de curvas de equilibrio binario. El diagrama y-x se representa casi siempre
en función del componente más volátil (denotado con el subíndice 1) en la región donde se realiza la
destilación. La curva A muestra el caso más usual, en el que el componente 1 permanece como el más volátil
en todo el intervalo de composición. La curva B es característica de muchos sistemas en los que el
componente que es más volátil, para bajos valores de x1, se vuelve menos volátil que el otro componente a
valores elevados de x1. Las composiciones del vapor y del líquido son idénticas en el azeótropo, donde la
curva B cruza la diagonal 45grados. En la curva C se forma un azeótropo heterogéneo con dos fases líquidas.
Los azeótropos limitan la separación que se puede obtener entre los componentes por destilación simple.
Para el sistema descrito por la curva B, la máxima concentración del producto que sale por la parte superior
con una alimentación en la que x1=0.25 es la composición azeotrópica.
De manera similar, una alimentación x1=0.90 produce una composición del producto de fondo no inferior a la
del azeótropo. La regla de las fases sólo permite que se especifiquen en forma arbitraria dos variables, en un
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Instituto Tecnológico de La Laguna
Ingeniería Química
Materia: Laboratorio Integral de Química II GRUPO A
REP-12. DETERMINACIÓN DE DIAGRAMA DE
FASES T-X PARA SISTEMAS BINARIOS
Alumno: Héctor Mijares Martínez
Fecha: 26 de Febrero de 2021.
Ciclo Febrero-Agosto 2021.
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, OBJETIVO;
Para una solución de dos líquidos, donde el soluto es volátil, obtener diagrama de fases y clasificar el sistema
como tipo I, II, o III.
MARCO TEÓRICO;
SISTEMAS BINARIOS Y
MÉTODOS GRÁFICOS PARA LA
DESTILACIÓN PRIMARIA;
Un sistema que contiene dos componentes, es denominado sistema binario, de tal manera que, si
tenemos dos líquidos, formarán una disolución ideal. Estos sistemas son expresados en diagramas
de fases, que estas graficados en función de la temperatura y composición de la mezcla. Estos
muestran las fases de la mezcla en liquido-vapor o alguna otra fase. Las mezclas forman curvas en el
diagrama que expresan sus respectivos cambios de fase a diferentes temperaturas y composiciones.
Cuando en estos diagramas, se cruzan curvas en el sistema se separa en dos fases, cada una con la
fracción molar determinada por las curvas correspondientes. En este diagrama aparece el llamado
“punto eutéctico”. Cuando la fase líquida posee la fracción molar eutéctica, al reducirse la
temperatura arribando al punto, puede coexistir la fase líquida con las dos fases sólidas, cuyas
cantidades pueden ser determinadas por medio de la aplicación de la regla de la palanca.
Los diagramas de equilibrio son gráficas que representan las fases y estado en que pueden estar
diferentes concentraciones de materiales que forma una aleación a distintas temperaturas. La
mayoría de los diagramas de fase han sido construidos según condiciones de equilibrio, siendo
utilizadas por ingenieros y científicos para entender y predecir muchos aspectos del comportamiento
de materiales; debido a que aportan valiosa información sobre la fusión, el moldeo, la cristalización y
otros fenómenos.
MÉTODOS GRÁFICOS PARA LA DESTILACIÓN BINARIA
La destilación en etapas múltiples en condiciones de operación continua y a régimen permanente se utiliza
mucho en la práctica para separar mezclas muy diversas. La siguiente tabla muestra una lista de los
componentes clave para 27 procesos industriales de destilación. El diseño de las columnas con etapas
múltiples se puede realizar por métodos gráficos cuando la mezcla de alimentación sólo contiene dos
componentes. El diagrama x-y utiliza sólo las relaciones de equilibrio y el balance de moles, pero sólo es
riguroso para los sistemas en que los efectos de la energía sobre las velocidades del vapor y líquido salen de
las etapas son despreciables. El diagrama de concentración –entalpía/temperatura utiliza también el balance
de energía y es riguroso cuando se dispone de suficientes datos calorimétricos para construir el diagrama sin
suposiciones. La disponibilidad de los ordenadores ha disminuido la confianza en los métodos gráficos. Aun
así, los diagramas son útiles para aproximaciones rápidas y para demostrar los efectos de las diferentes
variables de diseño. El diagrama x-y es el más conveniente para estos propósitos.
DATOS DE EQUILIBRIO DE FASES
En la figura aparecen los tres tipos de curvas de equilibrio binario. El diagrama y-x se representa casi siempre
en función del componente más volátil (denotado con el subíndice 1) en la región donde se realiza la
destilación. La curva A muestra el caso más usual, en el que el componente 1 permanece como el más volátil
en todo el intervalo de composición. La curva B es característica de muchos sistemas en los que el
componente que es más volátil, para bajos valores de x1, se vuelve menos volátil que el otro componente a
valores elevados de x1. Las composiciones del vapor y del líquido son idénticas en el azeótropo, donde la
curva B cruza la diagonal 45grados. En la curva C se forma un azeótropo heterogéneo con dos fases líquidas.
Los azeótropos limitan la separación que se puede obtener entre los componentes por destilación simple.
Para el sistema descrito por la curva B, la máxima concentración del producto que sale por la parte superior
con una alimentación en la que x1=0.25 es la composición azeotrópica.
De manera similar, una alimentación x1=0.90 produce una composición del producto de fondo no inferior a la
del azeótropo. La regla de las fases sólo permite que se especifiquen en forma arbitraria dos variables, en un
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