ENSAYO DE TORRES DE DESTILACION

ENSAYO DE TORRES DE DESTILACION

En el presente ensayo se hablara acerca de la destilación una operación unitaria,

la cual se puede definir como el proceso para separar componentes de una

solución liquida, donde se caliente un liquido hasta que sus componentes mas

volátiles pasan a la fase de vapor y después dicha fase se enfría para recuperar

los componentes de interés en forma liquida por medio de la condensación.

Para poder definir y entender con mayor facilidad esta operación se mencionaran

los tipos de destilación que existen, los accesorios que posee una torre de

destilación; así como las características que estas presentan dependiendo de los

compuestos a separar.

La destilación suele ser utilizada con diferentes propósitos en la industria y en la

investigación, tales como la separación de componentes en mezclas binarias,

terciarias, etc., así como para la purificación de líquidos. Algunos ejemplos donde

suele llevarse acabo este proceso, son la separación de tolueno de hidrocarburos

parafínicos, la obtención de gasolina, la producción de alcohol carburante por

destilación azeotrópica y en algunos casos para eliminar contaminantes y sabores

de grasas y aceites comestibles, etc.

Para poder entender los tipos de destilación, se tiene que entender el concepto de

volatilidad y volatilidad relativa:

La volatilidad es una medida de la facilidad con que una sustancia se evapora.

La volatilidad relativa (α AB¿1 es una medida numérica que interpreta la facilidad

de separación. Suele darse en función de las presiones de vapor de cada

componente y también en función de las concentraciones de cada fase (vapor y

líquido).

De igual manera en los procesos de destilación se hacen cálculos para el diseño

de las columnas así como para llevar acabo la operación de separación, estos

pueden estar establecidos en grados de libertad, los cuales son el número de

variables que debe especificar el diseñador para definir una operación única

(solución) del proceso.

Tipos de destilación 2

En la actualidad existen diversos tipos de destilación de los cuales se

mencionaran algunos:

A. Destilación sin reflujo:

*La destilación por equilibrio o flash3, se da en una sola etapa, aquí la solución

liquida se vaporiza poco a poco, esto permitiendo que el vapor establezca un

equilibrio con el liquido, y entonces se separan las fases de vapor y liquido.

*La destilación por lotes o diferencial4, se coloca el líquido en un recipiente de

calentamiento, luego este se hierve lentamente y los vapores se extraen con la

misma rapidez con que se forman, estos son enviados a un condensador donde

se recolecta el vapor condensado.

*Destilación por arrastre de vapor5 se emplea vapor de agua el cual provocara

el arrastre del componente volátil, pero en realidad su función no es la de

arrastrar, sino de condensarse en el recipiente formando una fase inmiscible que

cederá su calor a la mezcla a destilar para lograr su evaporación. Es decir, cada

uno de ellos ejercerá su propia presión de vapor y corresponderá a la de un líquido

puro a una temperatura de referencia.

B. Destilación con reflujo:

*Destilación fraccionada6 esta se lleva acabo en una serie de etapas de

vaporización instantánea, de manera que los componentes gaseosos y líquidos de

cada etapa fluyen a contracorriente. Por ello en cada etapa entra una corriente de

vapor y una de líquido, las cuales se mezclan y alcanzan el equilibrio.

C. Destilación con enriquecimiento de vapor:

En estos tipos de destilación se consigue un vapor cuyo contenido en

componentes volátiles del sistema será superior al que corresponde al equilibrio

con el líquido en ebullición.

*En la destilación repetida esto se consigue mediante sucesivas condensaciones

y destilaciones del vapor que se va generando.

*En la destilación por condensación parcial, el vapor generado en una

destilación se pone en contacto con una superficie líquida a temperatura constante

(más fría) durante el tiempo necesario para que alcance el equilibrio.

D. De acuerdo a su operación:

*Destilación al vacio7 cuando se trabaja con productos naturales por ejemplo

vitaminas, es frecuente que sean muy sensibles a la temperatura y se

desnaturalicen o se descompongan si se calientan demasiado. Esto impide que se

puedan destilar en condiciones normales, ya que no pueden alcanzar su punto de

ebullición a una atmósfera sin echarse a perder. En estos casos se utiliza la

destilación a baja presión o al vacío, que permite disminuir la temperatura de

ebullición de la sustancia casi a la mitad.

*La destilación azeotropica8 es una técnica usada para romper un azeótropo en

la destilación. Una de las destilaciones más comunes con un azeótropo es la de la

mezcla etanol-agua. Existen varios métodos para romper azeótropo, algunos de

ellos son la adición de agentes de separación, por ejemplo, la adición de benceno

a la mezcla cambiara la interacción molecular y eliminara el azeótropo, o por

cambios de presión.

E. Otros tipos de destilación:

*Destilación molecular centrífuga9 en esta se emplean centrifugas de alta

velocidad o vórtices, los cuales generaran las fuerzas que separaran los

componentes más ligeros de los más pesados en una mezcla.

*Destilación extractiva10 se trata de un método de rectificación de

multicomponentes. En este una mezcla binaria que es difícil de separar, se le

agrega un tercer componente, un agente másico de separación (AMS), conocido

como disolvente, el cual alterara la volatilidad relativa de los componentes

originales y permitirá, de esa forma, la separación.

*Destilación por membranas en el cual dentro del poro de la membrana se

mantiene una fase de vapor con líquido. En el lado de la alimentación, el líquido se

evapora y vuelve a condensarse del lado del permeado y la fuerza que moviliza el

paso de la sustancia a través de la membrana es la diferencia de temperatura.

Estos procesos son desarrollados en columnas de destilación11, diseñadas para

proporcionar un contacto íntimo entre las fases. Existen las torres de relleno que

son columnas cilíndricas verticales, las cuales están rellenas con piezas pequeñas

que sirven para aumentar el área de contacto entre las 2 fases. Las torres de

platos son columnas cilíndricas que contienen en su interior una serie de platos

perforados o con campanas de burbujeo que permiten el contacto entre las 2

fases. Estas poseen ciertos accesorios que son muy importantes para que se

logre una buena separación.

Accesorios externos e internos de una columna de destilación:

1. Rehervidor o calderín12: es un intercambiador de calor que proporciona la

energía a la columna para mantener las corrientes de líquido y vapor en

estado de saturación.

2. Condensador13: es el dispositivo de eliminación de calor situado en la parte

superior de la columna. En el entra el vapor procedente del piso superior y

salen las corrientes de liquido y vapor.

3. Acumulador de reflujo14: es un depósito situado junto al condensador, que

recibe las corrientes de vapor y líquido procedentes de este y que permite

las salidas del reflujo y el destilado.

4. Pisos o platos15: es el lugar donde se produce el contacto entre las 2

fases. Uno de los platos intermedios es el de alimentación, que divide a la

columna en 2 sectores: enriquecimiento y agotamiento. Entre los platos

mas utilizados para el diseño de las torres de destilación se encuentran:

Plato perforado15.1: en este, el vapor fluye hacia arriba por los

hoyos del plato a través del líquido que fluye descendentemente.

Plato de válvulas15.2: es una modificación del plato perforado, este

posee una cubierta con válvulas con movimiento vertical para cada

abertura.

Plato de capuchones15.3: en estos el vapor fluye a través de las

aberturas del plato hacia el interior de las campanas, después este

pasara atreves de las ranuras de cada tapa y las burbujas saldrán

hacia arriba por la periferia de cada capuchón.

Las características comunes de los diferentes tipos de platos son el gran contacto

entre las fases, la facilidad de limpieza y la posibilidad de evacuación del calor.

Para el diseño de las torres de platos de destilación se tienen que tomar en cuenta

ciertos parámetros los cuales se mencionan a continuación:

Diámetro de la columna, el cual esta relacionado con los caudales del

liquido y vapor que circulan por su interior.

Altura de la columna, en función del número de platos y de la separación

entre los mismos.

Caudales de calor que se debe suministrar en la caldera y eliminar en el

condensador.

Caudales y composiciones de todas las corrientes.

Materiales constructivos.

Por lo tanto se puede concluir que el proceso de destilación es de gran

importancia ya que permite la separación de ciertos componentes de una mezcla

volátil, esto con ayuda de las columnas las cuales pueden ser empacadas o de

platos (están son las mas utilizadas), ya que estas son las que mantienen el

contacto intimo entre las fases vapor-liquido, debido a ello las torres de destilación

como suele suceder con las de absorción, poseen diseños específicos de acuerdo

a los parámetros y las decisiones que se tomen al momento de llevar acabo una

separación, ya que el diseño de la torre que se seleccione será el que permita

obtener una buena eficiencia en nuestro proceso.

ANEXO DE FIGURAS CONFORME A LOS SUPERINDICES:

Figura 3: “Destilación Flash o en equilibrio”

4

Bibliografía

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Continental.

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