9 Mi 1 Columnas Destilacion Clases 11

7/21/2019 9 Mi 1 Columnas Destilacion Clases 11

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Las columnas son uno de losequipos más utilizados dentrode la industria química. Existennumerosas aplicaciones para

estos equipos, siendo lamayoría operaciones deseparación de componentes. Deesta manera las columnas sediseñan principalmente parallevar a cabo tres operaciones:

• Destilación• Absorción• Extracción



DESTILACION

La destilación es una de las operaciones unitariasmás empleadas para la separación de los

componentes de una mezcla. Esta separación se

produce racias a la di!erencia de volatilidad entre

las sustancias que !orman la mezcla.

"na columna de destilación está !ormada

#abitualmente por una carcasa cilíndrica, un

condensador y un #ervidor. En el interior de la

carcasa se suele disponer un relleno o una serie deplatos para que la separación se lleve a cabo de la

me$or manera posible y de esta manera se aumenta

la e!icacia.



El #ervidor proporciona la enería

necesaria para llevar a cabo la separación.

El condensador en!ría el vapor para

condensarlo y me$orar la e!icacia de la

destilación, mientras que el acumulador de

re!lu$o almacena el vapor condensado para

introducir una parte de %ste de nuevo a la

columna como re!lu$o. La alimentación se suele introducir en una

de las etapas intermedias y a partir de a#í se

divide la columna en una sección de

recti!icación o enriquecimiento y en una

sección de aotamiento.

&ormalmente es necesario realizar más de

una etapa de destilación para alcanzar la

pureza requerida en los componentes

destilados.



TIPOS

El proceso de destilación se puede realizar en di!erentes tipos decolumnas que pueden clasi!icarse, en relación a sus dispositivos

internos en'

( columnas de platos

- columnas de relleno

)tendiendo al modo de operación se encuentran los siuientes

tipos de destilación'

( Destilación por cargas (o discontinua): se introduce la mezcla a

destilar directamente en el #ervidor y el vapor pasa a una columna

de !raccionamiento. *e emplea para recuperar componentesvolátiles de una mezcla y cuando la cantidad a tratar es pequeña.

( Destilación continua: la alimentación se introduce continuamente

a la columna. Es la manera más com+n de operar.





COLUMNAS DE PLATOSEn las columnas de platos la operación se lleva a cabo en

etapas. El plato va a proporcionar una mezcla íntima entre lascorrientes de líquido y vapor. El líquido pasa de un plato aotro por gravedad en sentido descendente, mientras que elvapor fuye en sentido ascendente a través de las ranuras decada plato, burbujeando a través del líquido.

Al plato se le eige que sea capaz de tratar las cantidadesadecuadas de líquido y vapor sin una inundación o un arrastreecesivos, que sea estable y resulte relativamente simple encuanto a instalación y mantenimiento. !ambién es importanteconseguir que la caída de presión en el plato sea mínima.

El n"mero de platos necesarios para e#ectuar una separacióndada vendr$ determinado por distintos #actores. %or logeneral cuanto mayor sea el n"mero de platos de la torre,mayor ser$ la separación conseguida.



TIPOS DE PLATOS

Platos de campanas de barboteo:&a sido el plato m$s ampliamenteutilizado, las campanas est$ncolocadas sobre unos conductos desubida.

Platos perforados: su construcciónes muc&o m$s sencilla, requiriendo laper#oración de peque'os agujeros enla bandeja.

Platos de !l"las: es un

intermedio entre los de campanas debarboteo y los platos per#orados. (aconstrucción es similar a los decampanas, cada agujero tiene porencima una v$lvula que se eleva

ante el paso del vapor.



El tipo de plato m$s empleado es el plato per#orado,

debido principalmente a su economía. )i se requiereuna mayor feibilidad entonces se &ar$ uso de losplatos de v$lvulas* actualmente los platos debarboteo aparecen "nicamente en los casos en quees necesario controlar el tiempo de residencia para

que se dé una determinada reacción química o si elfujo de vapor es insu+ciente y se produce un goteodel líquido.

-lato de barboteo Distintos tipos de válvulas



COLUM!" D# $#LL#O

En las columnas de relleno la operación de trans#erenciade masa se lleva a cabo de manera continua. (a #uncióndel relleno es aumentar la super+cie de contacto entre ellíquido y el vapor, aumentar la turbulencia y por tantomejorar la e+cacia. A mayor tama'o del relleno

disminuye la e+ciencia de la trans#erencia de materia yaumenta la pérdida de carga.

(a selección del material de relleno se basa en criterioscomo resistencia a la corrosión, resistencia mec$nica,

resistencia térmica y características de mojado. Esnecesario disponer un distrib"idor de l#$"ido en laparte superior de la columna para asegurar que ellíquido moje de manera uni#orme todo el relleno y no sedesplace &acia las paredes.



Tipos de relleno%

Al a&ar% este tipo de relleno es bastante económicoy suelen ser de materiales resistentes a la corrosiónmet$licos, cer$micos o de pl$stico-. (os rellenosm$s empleados eran los anillos asc&ing y las sillas omonturas /erl, pero a&ora &an sido reemplazados

por otros m$s e+cientes como los anillos %all, lasmonturas 0ntalo y los anillos /ialec1i.



Estr"ct"rado% es bastante m$s caro por

unidad de volumen que el relleno al azar, peroo#rece muc&a menos pérdida de carga poretapa y tiene mayor e+ciencia y capacidad.



El empleo de columnas de relleno #rente a las deplatos se ve #avorecido en los siguientes casos:

2uando las columnas son de peque'as dimensionesmenos de 3,4m de di$metro y una altura de relleno

in#erior a 4m-.

)i se tienen sustancias corrosivas o se #orma muc&aespuma.

)i se requiere que la pérdida de carga en la columnasea peque'a.

)i la velocidad del líquido es elevada



'UNCIONAMIENTO

El #uncionamiento de toda columna de destilación se basa enque eiste un vapor que asciende por la columna el cual seencuentra con un líquido que desciende, entonces se produceuna trans#erencia de materia y energía en cada etapa , &ay quetener en cuenta que los "nicos aportes de calor a lo largo de lacolumna se realizan en el &ervidor y en el condensador.

El vapor, a medida que se aproima a la parte superior de lacolumna, se enriquece en los componentes vol$tiles de lamezcla, mientras que el líquido que circula en contracorrientearrastra los componentes m$s pesados.

(as corrientes que salen de cada etapa se encuentran enequilibrio pero las que entran no lo est$n. (as corrientes delíquido est$n en sus puntos de burbuja y las corrientes de vaporen sus puntos de rocío, por tanto &ay un intercambio calorí+coentre ambas corrientes.



%ara determinar las composiciones de cada corriente sepueden usar diagramas semejantes al que se muestra:

Diarama de puntos de ebullición para una sección de

recti!icación /odas las !racciones molares que se muestran

aquí están re!eridas al componente más volátil de la mezcla0.



(a #acilidad de la separación va a depender del valor de la volatilidad relativa:

donde 1i son las constantes de equilibrio 1i 2 yi3xi0

En el caso de una solución ideal:

)iendo:

2uanto mayor sea la volatilidad relativa, mayor ser$ laseparación.



%or otro lado &ay que destacar la importancia delrefujo en una columna de destilación ya que si noresultaría imposible conseguir una concentración enel producto de cabeza mayor que en la alimentación.

)e tiene un refujo mínimo que es la cantidad

mínima necesaria que se debe retornar a la columnapara que se veri+que la separación y un refujom$imo o refujo total para el cual todo el productode cabeza se recicla a la columna.

5ormalmente eiste un refujo óptimo para el cual lae+cacia es m$ima. (a mayoría de columnas est$ndise'adas para trabajar con una relación entre elrefujo mínimo y el óptimo de 6,6 a 6,7.



)e puede emplear un condensador parcial o unototal para la destilación. (a elección depende dela pérdida de carga del acumulador de refujo, asícomo de otras características del proceso.

)e recomienda la utilización de un condensadortotal si la pérdida de carga es aproimadamentede 6,89 %a y si ésta es superior, entre 6,89 y

;,7; %a, se usar$ un condensador parcial.

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