DESTILACION COMPLETA[1] UNSA 2009 AREQUIPA PERU

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OPERACIONES UNITARIAS: DESTILACION

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPAFACULTAD DE INGENIERA DE PROCESOS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICAINTRODUCCION A LA INGENIERIA QUIMICAPRESENTADO POR: ASTRID LUCIA CATY NADIR ANA MARIA MIRIAM MARICARMEN NATY GABRIELA CHRISTIAN ROMI CARLOS JOSE TONNY ELIAS

SEMESTRE II

2009INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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INDICE Contenido Objetivos Introduccin Historia Definicin Tipos de destilacin Simple o diferencial Destilacin fraccionada Destilacin al vacio Destilacin azeotropica Por arrastre de vapor Molecular centrifuga Destructiva o cracking Balance de masa y energa Diagramas de flujo Balance de masa Balance de energa Equipos de destilacin Equipo de destilacin simple Torre de fraccionamiento El alambique Aplicaciones Destilacin del petrleo Destilacin de aguardientes Destilacin de aceites Conclusiones Anexos Bibliografa INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA Pgina 4 4 5 7 9 9 10 11 12 12 13 14 15 15 16 20 22 22 23 25 28 28 30 34 36 37 40

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DESTILACIONI. OBJETIVOS. El objetivo principal de la destilacin es separar una mezcla de varioscomponentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales voltiles de los no voltiles.

Nuestro objetivo en grupo es conceptualizar la destilacin, a travs de lainformacin terica que presentamos y adems de la parte experimental con su respectivo anlisis.

II. INTRODUCCION.La operacin unitaria de destilacin es una de las ms empleadas en la industria alimentaria, farmacutica y perfumera, para la separacin de los componentes que forman mezclas lquidas miscibles. La destilacin es una operacin unitaria de transferencia de masa, tal como la absorcin o la cristalizacin. De acuerdo con el diccionario (Valiente, 1990) la destilacin es la operacin cuyo fin es la separacin de dos o ms lquidos miscibles mediante la ebullicin. Los vapores obtenidos se recuperan como producto deseable y se condensan. Los vapores condensados son ms ricos en el lquido o lquidos ms voltiles, mientras que los fondos, o lquidos remanentes, son ms ricos en las sustancias menos voltiles. Esta operacin recibe tambin los nombres de alambicacin, refinacin, agotamiento, fraccionamiento y rectificacin. El aislamiento y purificacin de compuestos orgnicos son operaciones bsicas qumicas reflejadas en la destilacin, extraccin, recristalizacin, absorcin, cromatografa, etc. Que en cada caso aprovecha las propiedades fsico qumicas de compuestos orgnicos, involucrados en estos procesos, entre estas propiedades podemos citar: Puntos de ebullicin. Polaridad. Puntos de fusin. Solubilidad. Miscibilidad. Ac estudiamos la operacin bsica de aislamiento y purificacin llamada destilacin.

III. HISTORIAEl proceso de la destilacin fue inventado por los alquimistas egipcios, pero fueron los alquimistas griegos quienes en el siglo primero de nuestra era, inventaron el alambique( destilador).

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1. En la antigedad:La destilacin se invent como un medio para obtener un lquido capaz de atacar o colorear los metales, losrabes empezaron a mezclar las hierbas y las flores con alcohol o agua, y a destilar las mezclas para producir un perfume lquido A partir del siglo XIV, se introdujo en Europa la prctica de enfriar el tubo de salida del alambique, la salida se convirti en un serpentn condensador del que deriva el refrigerante moderno. En 1150, los qumicos italianos destilaron cido ntrico de una mezcla de nitro y alumbre. En el siglo XV se destilaba cido clorhdrico de una mezcla de nitro y sal comn

2. En la edad medieval: no hubo muchos avances en este sentido.

3. En la modernidad: Boyle destil alcohol de madera y vinagre, y recibi las diferentes fracciones de acuerdo con sus puntos de ebullicin, lo que constituy probablemente la primera destilacin analtica. En 1856 se decubrio los colorantes sintticos, lo que condujo a las plantas destiladoras de alquitrn de hulla En 1822, Perrier invent las campanas de burbujeo y desarroll un alambique continuo, con precalentamiento de la alimentacin y uso de reflujo interno Blumenthal, combin los principios utilizados por los dos inventores, para fabricar una columna que proporcionaba una corriente de alcohol rectificado a partir de una alimentacin continua de vino; logr as el primer proceso de destilacin a rgimen permanente. Entre 1860 y 1880, se descubrieron productos qumicos valiosos tales como el benceno, el tolueno y el xileno, mediante la destilacin del alquitrn. A mediados del siglo pasado se descubri la forma de fabricar vidrio transparente, dctil y capaz de soportar el calentamiento y enfriamiento continuos. Los alambiques se INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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modificaron y aparecieron los matraces, columnas y condensadores, semejantes a los empleados hoy Trumble, en Estados Unidos, ide en 1812 la combinacin de un destilador de tubos con columnas desolladoras y evaporadores. 4. En la poca contemporneo : El aparato utilizado en la actualidad en la destilacin continua est constituido por tres equipos integrados: un generador de vapor, rehervidor o caldern, un elemento que pone en contacto vapor y lquido, columna de platos o empacada, y un condensador, que es un cambiador de calor enfriado por agua o por un refrigerante.

IV. DEFINICION.Proceso que consiste en calentar un lquido hasta que sus componentes ms voltiles pasan a la fase de vapor y, a continuacin, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma lquida por medio de la condensacin. El objetivo principal de la destilacin es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales voltiles de los no voltiles. En la evaporacin y en el secado, normalmente el objetivo es obtener el componente menos voltil; el componente ms voltil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la destilacin es obtener el componente ms voltil en forma pura. Por ejemplo, la eliminacin del agua de la glicerina evaporando el agua, se llama INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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evaporacin, pero la eliminacin del agua del alcohol evaporando el alcohol se llama destilacin, aunque se usan mecanismos similares en ambos casos.

Si la diferencia en volatilidad (y por tanto en punto de ebullicin) entre los dos componentes es grande, puede realizarse fcilmente la separacin completa en una destilacin individual. El agua del mar, por ejemplo, que contiene un 4% de slidos disueltos (principalmente sal comn), puede purificarse fcilmente evaporando el agua, y condensando despus el vapor para recoger el producto: agua destilada. Para la mayora de los propsitos, este producto es equivalente al agua pura, aunque en realidad contiene algunas impurezas en forma de gases disueltos, siendo la ms importante el dixido de carbono. Si los puntos de ebullicin de los componentes de una mezcla slo difieren ligeramente, no se puede conseguir la separacin total en una destilacin individual. Un ejemplo importante es la separacin de agua, que hierve a 100 C, y alcohol, que hierve a 78,5 C. Si se hierve una mezcla de estos dos lquidos, el vapor que sale es ms rico en alcohol y ms pobre en agua que el lquido del que procede, pero no es alcohol puro. Con el fin de concentrar una disolucin que contenga un 10% de alcohol (como la que puede obtenerse por fermentacin) para obtener una disolucin que contenga un 50% de alcohol (frecuente en el whisky), el destilado ha de destilarse una o dos veces ms, y si se desea alcohol industrial (95%) son necesarias varias destilaciones. Teora de la destilacin En la mezcla simple de dos lquidos solubles entre s, la volatilidad de cada uno es perturbada por la presencia del otro. En este caso, el punto de ebullicin de una mezcla al 50%, por ejemplo, estara a mitad de camino entre los puntos de ebullicin de las sustancias puras, y el grado de separacin producido por una destilacin individual dependera solamente de la presin de vapor, o volatilidad de los componentes separados a esa temperatura. Esta sencilla relacin fue anunciada por vez primera por el qumico INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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francs Franois Marie Raoult (1830-1901) y se llama ley de Raoult. Esta ley slo se aplica a mezclas de lquidos muy similares en su estructura qumica, como el benceno y el tolueno. En la mayora de los casos se producen amplias desviaciones de esta ley. Si un componente slo es ligeramente soluble en el otro, su volatilidad aumenta anormalmente. En el ejemplo anterior, la volatilidad del alcohol en disolucin acuosa diluida es varias veces mayor que la predicha por la ley de Raoult. En disoluciones de alcohol muy concentradas, la desviacin es an mayor: la destilacin de alcohol de 99% produce un vapor de menos de 99% de alcohol. Por esta razn el alcohol no puede ser concentrado por destilacin ms de un 97%, aunque se realice un nmero infinito de destilaciones.

V. TIPOS DE DESTILACION. Destilacin simple o sencilla. Destilacin fraccionada. Destilacin por arrastre de vapor. Destilacin a presin reducida o al vaco Destilacin azeotropica Destilacin molecular centrifuga Destilacin destructiva o cracking Destilacin sbita o flash Destilacin con reflujo o rectificacin

1. DESTILACIN DIFERENCIAL O SIMPLESe usa para la separacin de lquidos con punto de ebullicin inferiores a 150 a presin atmosfrica de impurezas no voltiles o de otros lquidos miscibles que presenten un punto de ebullicin al menos 25 superior al primero de ellos. Para que la ebullicin sea homognea y no se produzcan proyecciones se introduce en el matraz un trozo de plato poroso El aparato utilizado para la destilacin en el laboratorio es el alambique. Consta de un recipiente donde se almacena la mezcla a la que se le aplica calor, un condensador donde se enfran los vapores generados, llevndolos de nuevo al estado lquido y un recipiente donde se almacena el lquido concentrado. INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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En la industria qumica se utiliza la destilacin para la separacin de mezclas simples o complejas. Una forma de clasificar la destilacin puede ser la de que sea discontinua o continua.

2.

E A N

D STIL CIO

FRACCIONARIA La destilacin fraccionada es un proceso fsico utilizado en qumica para separar mezclas (generalmente homogneas) de lquidos mediante el calor, lquidos que difieren de en menos de 25 en su punto de ebullicin y con un amplio intercambio calrico y msico entre vapores y lquidos. Cada uno de los componentes separados se les denomina fracciones. Es un montaje similar a la destilacin simple en el que se ha intercalado entre el matraz y la cabeza de destilacin una columna que puede ser tener distinto diseo (columna vigreux, de relleno...). Al calentar la mezcla el vapor se va enriqueciendo en el componente ms voltil, conforme asciende en la columna. Algunos de los ejemplos ms comunes son el petrleo, y la produccin de etanol. La principal diferencia que tiene con la destilacin simple es el uso de una columna de fraccionamiento. sta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el lquido condensado que desciende, por la utilizacin de diferentes "platos" (placas). Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los lquidos (que reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los lquidos con menor punto de ebullicin se convierten en vapor, y los vapores de sustancias con mayor punto de ebullicin pasan al estado lquido. La mezcla se pone en el aparato de destilacin, que suele consistir en un matraz (u otro recipiente en general esfrico), en cuya parte inferior hay unas piedrecillas que impiden que el lquido hierva demasiado rpido. En la boca del recipiente, en la parte superior, hay una columna de fraccionamiento, La columna fraccionadora que se usa con ms frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas estn dispuestas horizontalmente, separadas unos centmetros, y los vapores ascendentes suben por unas cpsulas de burbujeo a cada placa, donde burbujean a travs del lquido. INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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Las placas estn escalonadas de forma que el lquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa de abajo y all fluye de derecha a izquierda. La interaccin entre el lquido y el vapor puede ser incompleta debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del lquido sea transportado por el vapor a la placa superior. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada, en la que el lquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos de barro o trocitos de tuberas de vidrio. . Mientras la mezcla hierve, el vapor producido asciende por la columna, se va condensando en las sucesivas placas de vidrio y vuelve a caer hacia el lquido, produciendo un reflujo destilado. La columna se calienta desde abajo y, por tanto, la placa de vidrio ms caliente est en la parte inferior, y la ms fra en la superior. En condiciones estables, el vapor y el lquido de cada placa de vidrio estn en equilibrio y, solamente los vapores ms voltiles llegan a la parte superior en estado gaseoso. Este vapor pasa al condensador, que lo enfra y lo dirige hacia otro recipiente, donde se lica de nuevo. Se consigue un destilado ms puro cuantas ms placas de vidrio haya en la columna. La parte condensada en la placa ms cercana al azetropo contiene gradualmente menos etanol y ms agua, hasta que todo el etanol queda separado de la mezcla inicial. Este punto se puede reconocer mediante el termmetro ya que la temperatura se elevar bruscamente. La nica desventaja de la destilacin fraccionada es que una gran fraccin (ms o menos la mitad) del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe hervirse otra vez, con lo cual hay que suministrar ms calor. Por otra parte, el funcionamiento continuo permite grandes ahorros de calor, porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar el material que entra. Cuando la mezcla est formada por varios componentes, estos se extraen en distintos puntos a lo largo de la torre. Las torres de destilacin industrial para petrleo tienen a menudo 100 placas, con al menos diez fracciones diferentes que son extradas en los puntos adecuados. Se han utilizado torres de ms de 500 placas para separar istopos por destilacin. 3. DESTILACION AL VACIO Esta tcnica se emplea en la separacin de lquidos con un punto de ebullicin superior a 150C. Como un lquido hierve cuando su presin de vapor iguala a la presin externa, se puede reducir el punto de ebullicin disminuyendo la presin a la que se destila. Esta tcnica se conoce como destilacin a presin reducida o destilacin al vaco. La destilacin al vaco se utiliza cuando el lquido tiene un punto de ebullicin excesivamente alto o descompone a alta temperatura Por ejemplo, la anilina puede ser destilada a 100 C extrayendo el 93% del aire del alambique. Este mtodo es tan efectivo como la destilacin por vapor, pero ms caro. Cuanto mayor es el grado de vaco, menor es la temperatura de destilacin. Si la destilacin se efecta en un vaco prcticamente perfecto, el proceso se llama destilacin molecular. Este proceso se usa normalmente en la industria para purificar vitaminas y otros productos inestables. Se coloca la sustancia en una placa dentro de un espacio evacuado y se calienta. El condensador es una placa fra, colocada tan cerca de la primera como sea posible. La mayora del material pasa por el espacio entre las dos placas, y por lo tanto se pierde muy poco. INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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Es un montaje muy parecido a los otros procesos de destilacin con la salvedad de que el conjunto se conecta a una bomba de vaco o trompa de agua. En lugar de plato poroso se puede adaptar un capilar de vidrio u otro dispositivo semejante que mantenga la ebullicin homognea. Este montaje permite destilar lquidos a temperaturas ms bajas que en el caso anterior debido que la presin es menor que la atmosfrica con lo que se evita en muchos casos la descomposicin trmica de los materiales que se manipulan.

4. DESTILACION AZEOTROPICA La destilacin azeotrpica es una de las tcnicas usadas para romper un azetropo en la destilacin. Una de las destilaciones ms comunes con un azetropo es la de la mezcla etanol-agua. Usando tcnicas normales de destilacin, el etanol solo puede ser purificado a aproximadamente el 95%. Una vez que se encuentra en una concentracin de 95/5% etanol/agua, los coeficientes de actividad del agua y del etanol son iguales, entonces la concentracin del vapor de la mezcla tambin es de 95/5% etanol-agua, por lo tanto destilaciones posteriores son inefectivas. Algunos usos requieren concentraciones de alcohol mayores, por ejemplo cuando se usa como aditivo para la gasolina. Por lo tanto el azetropo 95/5% debe romperse para lograr una mayor concentracin. En uno de los mtodos se adiciona un material agente de separacin. Por ejemplo, la adicin de benceno a la mezcla cambia la interaccin molecular y elimina el azetropo. La desventaja, es la necesidad de otra separacin para retirar el benceno. Otro mtodo, la variacin de presin en la destilacin, se basa en el hecho de que un azetropo depende de la presin y tambin que no es un rango de concentraciones que no pueden ser destiladas, sino el punto en el que los coeficientes de actividad se cruzan. Si el azetropo se salta, la destilacin puede continuar. Para saltar el azetropo, el azetropo puede ser movido cambiando la presin. Comnmente, la presin se fija de forma tal que el azetropo quede cerca del 100% de concentracin, para el caso del etanol, ste se puede ubicar en el 97%. El etanol puede destilarse entonces hasta el 97%. Actualmente se destila a un poco menos del 95.5%. El alcohol al 95.5% se enva a una columna de destilacin que est a una presin diferente, se mueve el azetropo a una concentracin menor, tal vez al 93%. Ya que la mezcla est por encima de la concentracin azeotrpica actual, la destilacin no se pegar en este punto y el etanol podr ser destilado a cualquier concentracin necesaria. Para lograr la concentracin requerida para el etanol como aditivo para la gasolina se usan comnmente tamice moleculares en la concentracin azeotrpica. El etanol se destila hasta el 95%, luego se hace pasar por un tamiz molecular que absorba el agua de la mezcla, ya se tiene entonces etanol por encima del 95% de concentracin, que permite destilaciones posteriores. Luego el tamiz se calienta para eliminar el agua y puede ser reutilizado. 5. DESTILACIN POR ARRASTRE DE VAPOR En la destilacin por arrastre con vapor de agua intervienen dos lquidos: el agua y la sustancia que se destila. Estos lquidos no suelen ser miscibles en todas las proporciones. INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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En el caso lmite, es decir, si los dos lquidos son totalmente insolubles el uno en el otro, la tensin de vapor de cada uno de ellos no estara afectada por la presencia del otro. A la temperatura de ebullicin de una mezcla de esta clase la suma de las tensiones de vapor de los dos compuestos debe ser igual a la altura baromtrica (o sea a la presin atmosfrica), puesto que suponemos que la mezcla est hirviendo. El punto de ebullicin de esta mezcla ser, pues, inferior al del compuesto de punto de ebullicin ms bajo, y bajo la misma presin, puesto que la presin parcial es forzosamente inferior a la presin total, que es igual a la altura baromtrica. Se logra, pues, el mismo efecto que la destilacin a presin reducida. El que una sustancia determinada destile o se arrastre ms o menos de prisa en una corriente de vapor de agua, depende de la relacin entre la tensin parcial y de la densidad de su vapor y las mismas constantes fsicas del agua. Si denominamos P1 y P2 las presiones de vapor de la sustancia y del agua a la temperatura que hierve su mezcla, y D1 y D2 sus densidades de vapor, los pesos de sustancia y de agua que destilan estarn en la relacin:

Si el valor de esta fraccin es grande, la sustancia destila con poca agua y lo contrario ocurre cuando dicha relacin es pequea.

6. DESTILACION MOLECULAR CENTRIFUGA.Si una columna larga que contiene una mezcla de gases se cierra hermticamente y se coloca en posicin vertical, se produce una separacin parcial de los gases como resultado de la gravedad. En una centrifugadora de alta velocidad, o en un instrumento llamado vrtice, las fuerzas que separan los componentes ms ligeros de los ms pesados son miles de veces mayores que las de la gravedad, haciendo la separacin ms eficaz. Por ejemplo, la separacin del hexafluoruro de uranio gaseoso, UF6, en molculas que contienen dos istopos diferentes del uranio, uranio 235 y uranio 238, puede ser llevada a cabo por medio de la destilacin molecular centrfuga.


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7. DESTILACION DESTRUCTUVA O CRACKING.Cuando se calienta una sustancia a una temperatura elevada, producindose la ruptura de las molculas descomponindose en varios productos valiosos, y esos productos se separan por fraccionamiento en la misma operacin, el proceso se llama destilacin destructiva. Las aplicaciones ms importantes de este proceso son la destilacin destructiva del carbn para el coque, el alquitrn, el gas y el amonaco, y la destilacin destructiva de la madera para el carbn de lea, el cido etanoico, la propanona y el metanol. Este ltimo proceso ha sido ampliamente desplazado por procedimientos sintticos para fabricar distintos subproductos. El craqueo del petrleo es similar a la destilacin destructiva.

VI. BALANCE DE MASA Y ENERGIA. DIAGRAMAS DE FLUJOPara un ingeniero qumico obviamente es vital el anlisis de cada operacin unitaria, como en este caso lo es la destilacin, previamente a un anlisis de balance de materia y energa, se realiza un diagrama de flujo, el cual viene a representar toda la serie de procedimientos que se realizan durante la realizacin de la operacin unitaria, esto implica INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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representar tanto los materiales as como los que ingresan, y sin dejar de tomar en cuenta de los materiales que ingresan durante el proceso. Para el caso de la destilacin debido a que existen diferentes mtodos de este, podemos representar una destilacin a travs de diferentes esquemas de diagramas de flujo sado el caso.

Representacin de la operacin de destilacin simple. Se muestra la operacin unitaria como es la destilacin, en forma ordenada en rectngulos simples, por ejemplo si se quiere determinar el diagrama de flujo para la destilacin la columna de destilacin se representa por un rectngulo, los materiales, que entran y salen se representan por lneas. Como ya mencionamos un diagrama de flujo es en esencia un diagrama lneas que muestra las etapas sucesivas del proceso con la indicacin del equipo en el cual se efectan dichas etapas y las corrientes de materiales, que entran y salen en cada parte del equipo; los diagramas de flujo son importantes porque se ahorra tiempo y sirven para eliminar muchos errores.


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Diagrama cualitativo de operacin de destilacin.BALANCE DE MASA Un balance de materiales es un proceso industrial viene a ser una contabilidad exacta de todos los materiales que entran, salen, se acumulan o se agotan durante un intervalo determinado de tiempo de operacin. Un balance de materiales es desde este punto de vista una expresin de la ley de la conservacin de la materia que establece la materia no se crea ni se destruye, solo se transforma, es decir no existe generacin ni destruccin espontnea de masa. La expresin general para un balance de materiales es, la siguiente: Esta ecuacin general de balance puede escribirse para cualquier sustancia que entre o salga de cualquier proceso; puede aplicarse a la masa total de esta sustancia o a cualquier especie atmica o molecular involucrada en el proceso. No se puede aplicar al volumen, porque la ecuacin se basa en la conservacin de la masa, ya que pueden existir efectos de mezcla, de densidad, los volmenes no se podrn balancear. E+G=S+A E: masa que entra al sistema en un tiempo determinado. G: masa generada o consumida en un tiempo determinado. S: masa que sale del sistema en un tiempo determinado. A: masa que se acumula en el sistema en un tiempo determinado Consideraciones INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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1. 2.

Para procesos fsicos (sin generacin) se recomienda balance de masa en compuestos qumicos. Usar unidades de peso ej. Kg. Si hay reaccin qumica los balances conviene expresarlos en elementos, radicales, compuestos o sustancias que no reaccionan en el proceso.

3. Para sistemas en fase gaseosa conviene plantear los balances en moles. Definiciones importantes Reactivo limitante: Es aquel que se encuentra en la mnima cantidad estequiometria. Reactivo en exceso: Es el reactivo en exceso respecto al reactivo limitante. Porcentaje de conversin: Es la proporcin de cualquiera de los reactivos que se transforma en productos. Rendimiento: Para un solo reactivo y producto En caso de ms de un producto y un reactivo se debe determinar claramente el reactivo en el cul se basa el rendimiento. PROBLEMAS Ejemplo1. Una columna de destilacin separa una alimentacin formada por alcohol etlico y agua en alcohol de alta pureza quedando el agua como residuo, la alimentacin tiene una composicin de 20 moles por ciento de alcohol etlico. El destilado o producto de cabeza contiene 85 moles por ciento de alcohol etlico, las colas tienen una concentracin de 3 por ciento de alcohol. Calcular: a) Para 45 lbmol/h de alimentacin la cantidad de cabezas y colas. b) El porcentaje (%) de alcohol que entra en la alimentacin que es recuperado en el destilado. El siguiente diagrama representa el esquema del problema.


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La expresin para un balance de material es:

Generacin y consumo resultan nulos si la cantidad sobre la cual se efecta el balance no es un reactivo ni un producto de la reaccin. El sistema es de rgimen permanente o estacionario (no cambia con el tiempo), entonces no hay acumulacin.

Estos trminos siempre son nulos si la cantidad sometida a balance es la masa total, ya que la masa no puede crearse ni destruirse. Entonces la ecuacin queda resumida de la siguiente manera:

A=B+C

45 Lbmol = B + C 0.20A = 0.85B + 0.03C 0.80A = 0.15B + 0.97C

Balance para el alcohol Balance para el alcohol

Resolviendo, se obtiene: B = 9.33 lbmol/h C = 36.67 lbmol/h Porcentaje de recuperacin: B*X2A*X1*100= B*X2A*X1*100= 88% Ejemplo 2. Destilacin continua


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Un industrial que fabrica por primera vez alcohol para gasohol ha tenido ciertos problemas con una columna de destilacin. Los tcnicos creen que se pierde demasiado alcohol en las colas (desperdicio). Calcule la composicin de las colas y la masa de alcohol que se pierde en ellas. El diagrama se presenta a continuacin:

BALANCE DE ENERGIA El principio que se cumple en todos los balances de energa es la ley de la conservacin de la energa la energa no se crea ni se destruye, solo se transforma, aunque esta ley INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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no se aplica a las reacciones nucleares, la conservacin de la energa es un principio La ecuacin general para balance de energa es similar al de balance de masa: MiU+Ec+Ep+pV-MoU+Ec+Ep+pV-Q+Ws=E Los ndices i y o se refieren a las condiciones de entrada y de salida respectivamente MU+Ec+Ep+pV-MU+Ec+Ep+pV-Q+Ws=E CASOS ESPECIALES: En el caso de esta ecuacin, puede ser reducida si se presentan las siguientes suposiciones: La energa cintica es despreciable. La energa potencial es despreciable. Estas suposiciones son aceptables para aquellos procesos donde no se alcanzan grandes velocidades y no existen grandes cambios en las alturas. Ejemplo 1: calentador de agua en continuo.Se alimenta agua a 250C a un tanque abierto calentado a una velocidad de 10 Kg/h. el agua en estado liquido abandona el tanque a 880C a una velocidad de 9Kg/h y el resto, 1 Kg/h, se pierde en forma de vapor de agua. En estado estacionario. Cul es la velocidad de entrada de calor al sistema?

Solucin:

MU+Ec+Ep+pV-MU+Ec+Ep+pV-Q+Ws=E Corrientede entrada corriente de salida

el proceso opera en estado estacionario. E = 0 el proceso no tiene fugas Ec,Ep = 0 El sistema es homogneo Ec,Ep = 0 La evaporacin se produce a 880C El vapor es saturado. El trabajo mecnico es despreciable Ws = 0


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(En estado estacionario, no vara ninguna propiedad del sistema). La ecuacin se reduce a:

h = U + pV (entalpia) Datos adicionales: h (agua liquida a 880C) = 368.5 kJ/kg h (vapor saturado a 880C) = 2656.9 kJ/kg h (agua liquida a 250C) = 104.8 kJ/kg Entonces tenemos: Mhliq entra-Mhliq sale-Mhvap sale-Q=0 Reemplazamos: 10kg104.8kJkg - 9kg368.5kJkg - 1kg2656.9kJkg- Q=0

Q = -4925.4 kJ

VII.

EQUIPO DE DESTILACION. APARATO DE DESTILACIN SIMPLE

Un Aparato de destilacin simple es un aparato empleado en laboratorios de qumica, para producir una destilacin simple: En el esquema presentado puede observarse un aparato de destilacin simple bso: 1. Mechero, proporciona calor a la mezcla a destilar. 2. Baln de destilacin, que deber contener pequeos trozos de material poroso (cermica, o material similar) para evitar sobresaltos repentinos por sobrecalentamientos. 3. Cabeza de destilacin: No es necesario si el baln de destilacin tiene una tubuladura lateral. 4. Termmetro: El bulbo del termmetro siempre se ubica a la misma altura que la salida a la entrada del refrigerador. Para saber si la temperatura es la real, el bulbo deber tener al menos una gota de lquido. Puede ser necesario un tapn de goma para sostener al termmetro y evitar que se escapen los gases (muy importante cuando se trabaja con lquidos inflamables). INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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5. Tubo refrigerante: que se usa para condensar los vapores que se desprenden del baln de destilacin, por medio de un lquido refrigerante que circula por ste. El lquido refrigerante tiene que estar constantemente circulando para as poder tener una temperatura en la cual se pueda condensar en lquido, el vapor.Existen varios tipos de refrigerantes segn su composicin qumica.

CFC: Cloroflurocarbonados HCFC: Hidrocloroflurocarbonados HFC: Hidroflurocarbonados HC: Hidrocarburos (alcanos y alquenos) NH3: Amoniaco

6. Entrada de agua: El lquido siempre debe entrar por la parte inferior, para que el tubo permanezca lleno con agua. 7. Salida de agua: Casi siempre puede conectarse la salida de uno a la entrada de otro, porque no se calienta mucho el lquido. 8. Se recoge en un baln, vaso de precipitados, u otro recipiente. 9. Fuente de vaco: No es necesario para una destilacin a presin atmosfrica. 10. Adaptador de vaco: No es necesario para una destilacin a presin atmosfrica.

COLUMNA O TORRE DE FRACCIONAMIENTO. La principal diferencia que tiene con la destilacin simple es el uso de una columna de fraccionamiento. sta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el lquido condensado que desciende, por la utilizacin de diferentes "platos" (placas). Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los lquidos (que reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los lquidos con menor punto de ebullicin se convierten en vapor, y los vapores de sustancias con mayor punto de ebullicin pasan al estado lquido. INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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La mezcla se pone en el aparato de destilacin, que suele consistir en un matraz (u otro recipiente en general esfrico), en cuya parte inferior hay unas piedrecillas que impiden que el lquido hierva demasiado rpido. En la boca del recipiente, en la parte superior, hay una columna de fraccionamiento, consistente en un tubo grueso, con unas placas de vidrio en posicin horizontal. Mientras la mezcla hierve, el vapor producido asciende por la columna, se va condensando en las sucesivas placas de vidrio y vuelve a caer hacia el lquido, produciendo un reflujo destilado. La columna se calienta desde abajo y, por tanto, la placa de vidrio ms caliente est en la parte inferior, y la ms fra en la superior. En condiciones estables, el vapor y el lquido de cada placa de vidrio estn en equilibrio y, solamente los vapores ms voltiles llegan a la parte superior en estado gaseoso. Este vapor pasa al condensador, que lo enfra y lo dirige hacia otro recipiente, donde se lica de nuevo. Se consigue un destilado ms puro cuantas mas placas de vidrio haya en la columna. La parte condensada en la placa ms cercana al azetropo contiene gradualmente menos etanol y ms agua, hasta que todo el etanol queda separado de la mezcla inicial. Este punto se puede reconocer mediante el termmetro ya que la temperatura se elevar bruscamente. Las temperaturas de la torre de fraccionamiento son ms elevadas en la parte inferior que en la superior; en el interior de la torre hay un gradiente trmico. Los hidrocarburos ms voltiles y ligeros, de punto de ebullicin bajo, se condensan en los platillos superiores a una temperatura de 37 38 C aproximadamente; la gasolina se licua o condensa en los platillos cuya temperatura esta comprendida entre 70 y 140 C. Los productos residuales que no se evaporan se condensan y recogen en el fondo de la torre. Cada uno de los productos condensados en la destilacin ulterior, antes de enviarlo al mercado para su consumo.

El residuo de la destilacin primaria es calentado en un horno y la mezcla de lquido y vapor que se forma se hace pasar por una columna. A diferentes niveles de la columna existen conductos laterales enlazados a despojadores, en los cuales los productos recogidos son enviados a la columna destiladora y reenviadospara extraer los INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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componentes ms ligeros. Cada uno de los productos refinados constituye una fraccin de aceite lubricante de la cual se obtienen, mediante refinacin, los aceites lubricantes acabados. El producto no evaporado en el horno se recoge en el fondo de la columna y puede ser usado como asfalto. Las fracciones ms ligeras salen por la parte ms alta de la columna en forma de vapor u pasan a travs de un condensador o enfriador.

EL ALAMBIQUE. El ALAMBIQUE ( del rabe al - ambiq, y este a su vez del griego ambicos = vaso), es el sistema de destilacin ms utilizado para obtencin de aguardientes. Es una considerable mejora tcnica sobre la alquitara, al separar las fases de vaporizacin y condensacin, lo que permite un mayor control del proceso.


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Alambique pera.El equipo consta de una caldera o pota de cobre, de capacidad variable, un capacete condensador prolongado en un cuello de cisne (o trompa de elefante), un condensador refrigerante cilndrico (bidn) provisto en su interior de un serpentn de cobre, conectable al cuello de cisne y con salida para el destilado en su parte inferior y una base para el condensador refrigerante.

Al igual que en la alquitara, el condensador refrigerante lleva dos orificios de entrada y salida de agua (grifo), que se mueve a contracorriente de los vapores en el serpentn. En el orificio de salida del destilado hay normalmente un dispositivo para colocar el alcohmetro o densmetro, para permitir controlar la graduacin de salida y separar las distintas fracciones del destilado o saber la densidad relativa del aceite esencial. La pota o vaso suele llevar en el fondo una base metlica de cobre, perforada, para evitar el contacto intenso entre el fuego y los orujos o hiervas.


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En algunas zonas, se coloca en el cuello de cisne una lenteja rectificadora o desflemador, para realizar una condensacin previa de los vapores antes de su llegada al refrigerante, lo que posibilita graduaciones ms altas de salida. Tipos de alambiques

Alambique pera con vaso y serpentn

alambique pera con serpentn


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Alambique pera con salida total

alambique normal con vaso y serpentn

Alambique normal con serpentn VIII.

alambique sistema francs

APLICACIONES.

1. DESTILACION DEL PETROLEO. La destilacin del petrleo se realiza mediante las llamadas torres de fraccionamiento. En ella, el petrleo, previamente calentado a temperaturas que oscilan entre los 200C a 400C, ingresa a la torre de destilacin, comnmente llamada columna de destilacin, donde debido a la diferencias de volatilidades comprendidas entre los diversos compuestos hidrocarbonados va separndose a medida que se desplaza a travs de la torre hacia la parte superior o inferior. El grado de separacin de los componentes del petrleo esta estrechamente ligado al punto de ebullicin de cada compuesto. El lugar al que ingresa el petrleo en la torre o columna se denomina "Zona Flash" y es aqu el primer lugar de la columna en el que empiezan a separarse los componentes del petrleo. Los compuestos ms voltiles, es decir los que tienen menor punto de ebullicin, ascienden por la torre a travs de platos instalados en forma tangencial al flujo de vapores. En estos platos se instalan varios dispositivos llamados "Copas de Burbujeo", de forma similar a una campana o taza, las cuales son instaladas sobre el plato de forma invertida. Estas copas tienen perforaciones o espacios laterales. El fin de las copas de burbujeo, o simplemente copas, es la de hacer condensar cierto porcentaje de hidrocarburos, los ms pesados, y por consiguiente llenando el espacio comprendido entre las copas el plato que lo sostiene, empezando de esta manera a "inundar" el plato. La parte incondensable, el hidrocarburo voltil, escapar de esa copa por los espacios libres o perforaciones con direccin hacia el plato inmediato superior, en el que volver a INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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atravesarlo para entrar nuevamente en las copas instaladas en dicho plato, de manera que el proceso se repita cada vez que los vapores incondensables atraviesen un plato. Al final, en el ltimo plato superior, se obtendr un hidrocarburo "relativamente" ms ligero que los dems que fueron retenidos en las etapas anteriores, y que regularmente han sido extrados mediante corrientes laterales. En la primera extraccin, primer plato, o primer corte, se puede obtener gas, gasolina, nafta o cualquier otro similar. Todo esto depender del tipo de carga (alimentacin a la planta), diseo y condiciones operativas de los hornos que calientan el crudo, y en general de la planta. Los siguientes, son los derivados ms comunes que suelen ser obtenidos en las torres de destilacin. Todos ordenados desde el compuesto ms pesado al ms ligero: 1. Residuos slidos 2. Aceites y lubricantes 3. Gasleo y fueloil 4. Queroseno 5. Naftas 6. Gasolinas 7. Disolventes 8. GLP (Gases licuados del petrleo) Si hay un excedente de un derivado del petrleo de alto peso molecular, pueden romperse las cadenas de hidrocarburos para obtener hidrocarburos ms ligeros mediante un proceso denominado craqueo. Existe tambin un proceso no tan severo como el craqueo, llamado Visbreaking, el cual busca principalmente obtener, a partir de residuales asflticos u otros "fondos de barril", productos ms ligeros. Sin embargo este proceso no es tan conveniente ya que no logra aligerar grandemente la carga requerida. El queroseno pasa a la torre destiladora donde es sometido a una inyeccin de vapor con el objeto de arrastrar los hidrocarburos livianos o ms ligeros, es decir la nafta, que lleva disueltos todava. Estos hidrocarburos livianos retornan al nivel superior de la torre. En el caso del gas-oil, formado por cadenas de hidrocarburos de ms de 5 carbonos, se repite la misma operacin en la respectiva torre destiladora, para enviar el reflujo de los hidrocarburos ms livianos a la parte media de la torre. En cuanto al crudo reducido (llamado as por que se le han sacado las fracciones ms livianas) sale por la parte inferior de la torre debido a que es el de mayor peso, est constituido por una mezcla de hidrocarburos con cadenas de elevado nmero de carbonos. El queroseno y el gas-oil van directamente a la venta; el gas se utilizar como combustible y en petroqumica, tras tratamiento posterior, para elaborar motonaftas. El crudo reducido, a su vez, tambin en otra etapa posterior ser utilizado para obtener otros subproductos de refinera como gas licuado, motonaftas, gas-oil, diesel-oil, fuel-oil, asfaltos, carbn, etc.


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En el esquema anterior se observa como el crudo despus de pasar por la torre de destilacin o fraccionamiento es transformado en diferentes grupos de productos: el queroseno, el gasoil, las naftas y gases. De este proceso se obtiene como residuo el petrleo reducido que despus ser transformado en otros productos.

2. DESTILACION DE AGUARDIENTES.Las bebidas destiladas son las descriptas generalmente como aguardientes y licores; sin embargo la destilacin, agrupa a la mayora de las bebidas alcohlicas que superen los 20 de carga alcohlica. Entre ellas se encuentran bebidas de muy variadas caractersticas, y que van desde los diferentes tipos de brandy y licor, hasta los de whisky, anis, tequila, ron, vodka, cachaa y gin entre otras. El ingreso monetario que aporta la elaboracin de estas bebidas a los gobiernos de los distintos pases del mundo es tan grande, que la destilacin es una de las industrias y actividades ms supervisadas y reguladas a lo largo del planeta. Esto, al punto que en muchos pases la supervisin es efectuada directamente por dependencias de recaudacin de impuestos o agentes del tesoro. Principio de destilacin El principio de la destilacin se basa en las diferencias que existen entre los puntos de fusin del agua (100C) y el alcohol (78.3C). Si un recipiente que contiene alcohol es calentado a una temperatura que supera los 78.3C, pero sin alcanzar los 100C, el alcohol se vaporizar y separar del lquido original, para luego juntarlo y recondensarlo en un lquido de mayor fuerza alcohlica. Resultados similares pero de separacin ms dificil pueden lograrse invirtiendo el proceso. Esto implicara enfriar el alcohol contenido en un lquido, comenzando a congelar el agua cuando se alcancen los 0C y separar el alcohol de la solucin. (el punto de congelacin del alcohol es -114C). As, de comprender el proceso de destilacin se deduce que los mayores componentes de las bebidas destiladas son el alcohol etlico (C2H5OH) y el agua. INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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La combinacin de estas dos substancias en una mezcla directa no produce una bebida sabrosa, aunque esto cambia al adicionarle componentes con caracter propio, y que dan aroma y sabor que hacen sumamente atractivo su consumo. El secreto de las bebidas alcohlicas destiladas, y en especial del productor, es el de otorgarle a la bebida una fuerza alcohlica elevada y al mismo tiempo que el producto final sea gustoso al paladar. Proceso que fue evolucionando y mejorando con el paso del tiempo. Generalmente los materiales de los que se parte para la elaboracin de bebidas destiladas, son alimentos dulces en su forma natural como la caa de azucar, la miel, leche, frutas maduras, etc. y aquellos que pueden ser transformados en melazas y azucares. Todos estos elementos de los que se parte contienen agentes activos que los transforman naturalmente en alcoholes, excepto en el caso de la papa (ver cuadro) donde se debe adicionar algn cereal para lograr el mismo efecto. Los agentes activos son enzmas, y estn encargados de transformar el azucar en alcohol. Las enzimas son generalmente compuestos nitrogenados solubles en agua que se comportan como albuminoides, los que, actan como catalizadores dado que pequeas cantidades de encmas logran un cambio efectivo en grandes cantidades de material base destinado al producto. Las bebidas alcohlicas que incluyen destilacin en su proceso de elaboracin son muchas, y se distinguen las siguientes: Whisky: Incluye todas sus variedades; Escocs (Scotch), Irlands, Whiskies Estadounidenses y Canadienses. Incluyen cierto aejamiento segn sea su productor. Siempre a partir de fermento de cereales, cerveza o malta. Vodka: Los de Europa oriental y bltica a base de papa y cereales, y los occidentales a partir de cereales solamente. Rum: Ron espaol o Rhum Francs. Partiendo todos de la caa de azucar, son agrupados en tres variantes. (1) los secos y de cuerpo liviano. Producidos en Cuba, Puerto Rico, Mxico, Argentina, Brasil y Paraguay; (2) los de cuerpo intenso producidos principalmente en Jamaica, Barbados y Demerara (Guyana Britanica); (3) los tipo Brandy pero aromticos de Java e Indonesia, Hait y Martinica. Brandy o Cognac: A partir de la destilacin de vino o frutas molida fermentadas y aejados en toneles de madera. Los ms conocidos son los que han tenido origen en Francia bajo el trmino de cognac y es el reconocido como destilacin de vino. Los de fruta parten de manzanas, cereza, albaricoque (damasco), ciruela, etc. aunque son bebidas conocidas no como brandy o cognac sin por las marcas del producto terminado o nombre histrico que se les haya asignado. La Slivovitza: que derivan su nombre de la ciruela utilizada (Quetsch o Mirabelle). El Barat Palinka que deriva del albaricoque y aejada en barriles de madera. El Brandy de cereza que es tambin conocido como Kirsch en Francia y Kirschwasser en Alemania y Suiza que no tiene aejamiento alguno y por tanto color transparente. Tequila: Obtenido a partir del mezcal o agave, variedades de cactus del pais azteca y desierto del sur de Estados Unidos. Su aejamiento aumenta su calidad. Se comercializa con graduaciones alcohlicas que van desde los 37 hasta los 50 INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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Oke (Okelehao): Parte de la destilacin de melaza de caa de azucar, arroz y jugo de una fruta local con la que tambin hacen una comida llamada Poi. Es aejada en barriles de roble. Ng ka py: Es una variedad de whisky chino de 43 hecho a partir de fermento de mijo y hierbas aromticas y aejado en madera. Aguardientes aromticas: Este grupo incluye varias bebidas alcohlicas de alta graduacin (mayor a 40). Aqu se encuentran el Gin, el ajenjo, la Zubrovka y la Akvavit Escandinava (distinta al aquavitae escocesa). El gin a partir de fresas, moras o frambuesas; La Zubrowka (45) pero aromatizada con ciertas variedades de pasturas; la Akvavit Escandinava (46) que se produce en forma similar al gin pero incluye fermento de papas y se aromatiza con semillas de comino. Su variedad Danesa es incolora y aromatizada con semilla de carvi; Las variedades Noruegas y Suecas tienen tono rojizo, son mas dulces y picantes. La variedad Finlandesa es aromatizada con canela. La cachaa brasilera es hecha a partir de caa de azucar, con la diferencia que no incluye aejamiento en madera, ni es aromatizada. Suele complementarse con azucares y ctricos. Licores: Es el grupo quiz de menor graduacin alcohlica. y que incluye las bebidas ms dulces y aromticas. La cantidad de combinaciones y sabores existente es ilimitada. En muchos casos es estandarizada y en otros es asociado a una marca. Su graduacin alcohlica comienza en los 27 y termina con los ms fuertes en los 40. Historia Antiguamente, el secreto de cada productor era el sistema de destilacin que le permita lograr en su producto el sabor deseado para la bebida. Debido a esto, el proceso de destilacin tuvo muy variados tipos y funcionamientos, aunque todos, basandose en el mismo objetivo comn de separar el alcohol de un fermento para llevarlo a una bebida. Para esto, existieron diversos mtodos de calentar recipientes y de colectar los vapores condensados en alguna superficie fria destinada a convertir nuevamente el vapor en lquido, colectarlo y transportarlo a otro recipiente de baja temperatura que serva como depsito del 'espiritu' destilado. Hoy da todava se utilizan sistemas y recipientes muy rudimentarios para elevar la temperatura del fermento, en particular para bebidas como el brandy producido por algunas empresas de Francia y el whisky producido por algunas de Escocia e Irlanda. El modelo original en el que muchos se inspiraron se conoce como Tahit. El cual consiste en un recipiente simple de fondo ancho y pico de dimetro reducido. El pico no se encuentra abierto sino que cuenta con un pliegue que se conserva a menor temperatura que la base. A su vez, ese pico cuenta con un conducto que transportar el vapor condensado hacia un recipiente secundario que se encuentra alejado de la llama que calienta al primero. El proceso de destilado se remonta a pocas anteriores al ao 800 AC (antes de Cristo), momento en el cual se documento al detalle el primer proceso de fermentacin y destilacin que se conoce. El siguiente es un cuadro con la referencia histrica que se conoce del proceso de destilacin a lo largo de la historia de la humanidad.


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Epoca

Pas o Zona Bebida Geogrfica fermentada Tchoo (tch) Toddy Kumiss Kefir Sake agua (mead) Vino fermento brandy ciruela Cerveza Vino y melaza caa Cerveza fermento

Material base Bebida destilada obtenida para el producto arroz y mijo Sautch (sautchoo) Arrack Arika Skhou Sochu Agua miel destilada

antes del China 800 AC 800 AC Ceylan e India Asia Tartaria Caucsica Japn Reino Unido (Inglaterra) Italia Karpatos Pases eslavos Irlanda Espaa Espaa Francia Escocia Mjico

500 DC 1000

arroz y melaza leche de burra o yegua leche de burra o yegua arroz miel miel uvas papas cereales de ciruelas

Brandy y Vodka Slivovitza Usquebaugh (un tipo de whisky) Aqua vini Rum, rhum o ron.

1100 1200

malta, avena y cebada uvas de caa de azucar

1500 1650

malta de Aqua vitae o whisky cebada agave (cactus) Tequila

Segn las diferentes zonas geogrficas y el paso del tiempo, el proceso de destilacin fue evolucionando. Sin embargo, el gran cambio en los procesos, y aquel que permiti lograr bebidas de caractersticas equivalentes a medida que se cambiaba de ao de produccin, partida de material base, etc, fue en la era industrial. Con el conocimiento de la qumica, de los circuitos cerrados y especialmente los principios de evaporacin y condensacin, dos personas iniciaron cambios que marcaron tendencia. El primer cambio significativo lo ide H. Braunschwick en 1512 para la elaboracin de un Brandy estilo francs en su destilera. El circuito que propuso, consista en separar el condensador del evaporador, para as lograr una mejor separacin entre vapores voltiles en un solo circuito cerrado y nica operacin. Este cambio fue el que inspir al segundo, aunque con una diferencia de 330 aos entre s. Esta idea de componentes separados ilumin a Robert Stein, quien ideo en 1832 un proceso separado en dos columnas para su destileria de whisky escocs. Una de las columnas se pens para la evaporacin y la otra para la condensacin y separacin de vapores. La primer columna permita ingresar el vapor del producto calentado el cual recorra un ciclo de compartimientos en forma vertical ascendente. El que fuera vapor de agua, al tener menor punto de evaporacin quedara retenido en estos compartimientos. El vapor de alcohol continuara el recorrido hasta la parte superior para as encontrar ruta que lo INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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lleve hasta la segunda columna. La segunda columna, sera recorrida por el vapor en forma descendente a travs de un circuito de serpentinas que iran reduciendo la temperatura del alcohol, para as asegurar la separacin del vapor de agua del vapor de alcohol. Este invento de Robert Stein fue patentado por Aeneas Coffey en 1832, y fue conocido por la mayora de los productores como propiedad del segundo. As la maquina es conocida al dia de hoy como 'Coffey Still' o Columnas Coffey. Este principio de Coffey se sigue utilizando, aunque mejorado, para la produccin de la gran mayora de las bebidas alcohlicas. 3. DESTILACION DE ACEITES

Obtencin de los aceites esenciales La esencia es una sustancia altamente aromtica producida por las plantas en clulas especiales. Se convierte en aceite esencial tras la destilacin, que es el principal mtodo para extraer de las plantas los aceites esenciales. La destilacin puede ser directa, cuando la planta (races, ramas, hojas, bayas, ptalos) se coloca en agua que se calienta hasta la ebullicin, o tratarse de destilacin al vapor cuando la planta se pone sobre una rejilla y se calienta el agua por debajo pasando el vapor a travs de ella. El calor y el vapor rompen las clulas vegetales que contienen aceite esencial y se libera la esencia en forma de vapor que junto con el vapor de agua y a travs de un tubo pasa por tanques de refrigeracin donde los vapores se convierten de nuevo en lquidos que se recogen en cubas al final del proceso: el vapor se condensa en un destilado acuoso (agua floral o herbal, denominado hidrolato) y la esencia de la planta en un aceite esencialque, por ser ms ligero que el agua, asciende a la zona superior de la cuba y puede separarse fcilmente de la parte acuosa. Algunos de los principios activos constituyentes de las esencias de las plantas son aislados por la industria farmacutica y conformados para tratar un sntoma especfico. El compuesto qumico puede utilizarse tal cual o sintetizarse en el laboratorio, pero, subraya Patricia Davis, estos compuestos qumicos aislados nunca son tan efectivos ni carentes de riesgos al utilizarlos solos como cuando se hallan combinados en la planta de modo natural: "La combinacin de compuestos qumicos acta sinrgicamente, impidiendo as tambin efectos laterales indeseables. Se cree que es por esta razn que los efectos laterales resultan tan raros en aromaterapia. Cada uno de los aceites esenciales tiene INTRODUCCION A LA ING. QUIMICA

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muchas propiedades y ayudan al cuerpo a volver desde el estado desequilibrado conducente a la enfermedad, al equilibrio ideal que representa la salud y el bienestar".

Destilacin del pino para obtener esencias Los aceites esenciales de limn, bergamota, naranja y otros ctricos se obtienen por simple presin de los frutos, donde la esencia se encuentra almacenada en bolsas relativamente grandes localizadas en la capa externa coloreada de la piel del fruto. Las esencias de las plantas son estructuras muy complejas qumicamente.

IX.

CONCLUSIONES.La destilacin es la operacin de separar, comnmente mediante calor, los diferentes componentes lquidos de una mezcla. Aprovecha los diferentes puntos de ebullicin (temperaturas de ebullicin) de cada una de las sustancias a separar. Segn el mtodo de destilacin aplicado se utilizan diferentes equipos de destilacin.


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Aplicndosele los clculos correspondientes, podemos obtener analticamente, cuanto de producto se obtiene, a travs de un balance de materia o cuanto de energa se requiere para ello, con un balance de energa.


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ANEXOS.

Diagrama de flujo para la obtencin del kerosene

Diagrama de flujo destilacin simple


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Algunas ecuaciones que usamos para determinar balance de masa y energa, o a travs de reacciones qumicas, para determinar, moles finales cant. De sustancia, etc. Frmulas a utilizar en el BM (balance de masa) RLCF * C = PD (molar) RLCF * PM2/PM1 * C = PD (peso) (RLCF + RLR) * C = PD (molar) (RLCF + RLR) * C * PM2/PM1 = PD (peso) Donde RLCF: Reactivo limitante de carga fresca RLR: Reactivo limitante de reciclo C: Conversin PD: Producto deseado PM: Peso molecular Producto convertido = Carga fresca * Cfinal Producto convertido = (Carga fresca + Reciclo) * Cpor paso Producto obtenido = Producto convertido * PMo/PMc Donde PMo = peso molecular del producto obtenido PMc = peso molecular del producto convertido


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Se debe tener en cuenta para resolver los problemas de BM que por cada variable desconocida se tendr que establecer un BM independiente en caso de que el con junto de ecuaciones pueda tener solucin nica. Cuando en lugar de balance de un equipo se requiere resolver toda una planta es necesario establecer alrededor del proceso total y de cada equipo un BM. Para balance de Energa Mecnica:

Donde: La suma de todas las prdidas por friccin por unidad de masa

Adems tenemos la siguiente ecuacin:

Esta ecuacin (aplicable tanto a mezclas binarias como multicomponentes)nos permite calcular, conocida la alimentacin y la temperatura (por tanto las ki, siempre que se pueda admitir que son solo funcin de T), la cantidad de destilado y residuo que se puede obtener. O bien, conocido R/D y zi, la temperatura a la que tiene lugar la destilacin.


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X.

BIBLIOGRAFIA.Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriot. Operaciones Unitarias en Ingenieria Quimica. Ed. Mc Graw Hill. 2007. King. C. J. Procesos de Separacin. Ed. Mc Graw Hill. 1980. Himmelblau. Manual de Ingenieria Quimica. 2003. Rojas Ruth. Operaciones de Laboratorio.2001. (Tesis) UCSM. www.wikipedia.org. www.monografias.com.


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DESTILACION COMPLETA[1] UNSA 2009 AREQUIPA PERU