DESTILACIÓN
Aplicaciones de la destilación
La destilación de productos fermentados produce bebidas
destiladas con un alto contenido de alcohol o separa otros
productos de fermentación de valor comercial.
La destilación es un método eficaz y tradicional de
desalinización.
En la industria de los combustibles fósiles, la estabilización
del petróleo es una forma de destilación parcial que reduce
la presión de vapor del petróleo crudo, lo que lo hace
seguro para el almacenamiento y el transporte, además de
reducir las emisiones a la atmósfera de hidrocarburos
volátiles.
En las operaciones intermedias en las refinerías de
petróleo, la destilación es una clase importante de
operaciones para transformar petróleo crudo en
combustibles y materias primas químicas.
Conceptos
Proceso continuo.
La operación no se
detiene, siempre esta
recibiendo alimentación
continúa.
Proceso discontinuo
o por etapas.
Existe un paro para
cambiar de un proceso
a otro.
Estado estacionario.
No existe cambio en las
variables del proceso.
Estado no estacionario.
Las variables de proceso
cambian debido a una
acumulación de materia
y energía.
Destilación
Es un método de separación de mezclas (generalmente homogéneas), consiste en el uso consecutivo y controlado de dos procesos físicos: la vaporización y la condensación,
usándolas de manera selectiva para separar los componentes.
Este método de separación se basa en la
diferencia de puntos de ebullición de las distintas sustancias.
Rectificación
Es la separación de dos elementos que constituyen una mezcla líquida mediante destilaciones sucesivas (vaporizaciones parciales y condensaciones).
Partes de la columna de rectificación
Calderín
Es el que aporta el calor necesario para la ebullición de la mezcla, y del cual se extrae la corriente de residuo.
Columna
Dónde se ponen en contacto el vapor generado en el calderín con el reflujo
procedente del condensador.
Condensador
Dónde se ponen en
contacto el vapor
generado en el calderín
con el reflujo
procedente del
condensador.
Método McCabe-Thiele
Es un método gráfico que ayuda a determinar el número de platos teóricos necesarios para la separación de una mezcla
binaria.
Para desarrollar el diagrama se deben de tener en cuenta los siguientes aspectos:
La composición del líquido y vapor en cada plato
teórico se dan por la curva de equilibrio.
La composición de vapor asciende de un piso frente a
la del líquido que baja de el.
Cada escalón se forma por una línea horizontal y otra
vertical que se cortan sobre la curva de equilibrio y se
limitan por las rectas de operación correspondiente a
un plato teórico.
Equilibrio
En un sistema cerrado en equilibrio, un líquido se encuentra en contacto con su vapor a través de una frontera llamada interface (también llamada tensión superficial, consecuencia de la
resultante de las fuerzas de Van der Waals).
Las moléculas de líquido se están evaporando, mientras que las moléculas de vapor se están condensando simultáneamente, a la misma velocidad.
La característica principal que define al equilibrio termodinámico es la ausencia de cambios macroscópicos (consecuencia de presentar idénticas velocidades de evaporación y condensación como ya se menciono).
Estos cambios macroscópicos
invariablemente los identificamos como Presión, Temperatura y Composición de las fases del sistema (Para el caso mas simple hablamos de dos fases, liquido y vapor).
Reflujo
El reflujo es una parte del destilado
proveniente de la primera etapa y que
es retornada a la columna. Si el reflujo fuera eliminado no habría ningún líquido que retornara a la etapa uno y por lo tanto, el vapor que sale de la etapa uno, sería entonces de la misma cantidad y composición de la etapa dos, lo mismo pasaría en el vapor de la etapa tres y así sucesivamente.
TIPOS DE DESTILACIÓN
DESTILACIÓN FLASH
PROCESO DE DESTILACIÓN EN EL CUAL EL VAPOR TOTAL EXTRAÍDO SE ACERCA AL EQUILIBRIO CON EL LÍQUIDO RESIDUAL, SEPARANDO EL VAPOR DEL LÍQUIDO Y CONDENSANDO EL VAPOR.
DESTILACIÓN DIFERENCIAL
En una destilación diferencial el líquido a la presión atmosférica se calienta en un recipiente cerrado que
contiene una salida hacia un tubo
refrigerado donde se condensan los
vapores. Con esta sencilla operación
podemos purificar un disolvente, pero no podemos separar completamente dos o más líquidos volátiles.
DESTILACIÓN FRACCIONADA
Se utiliza cuando la mezcla que se pretende separar contiene sustancias volátiles de diferentes puntos de
ebullición con una diferencia entre ellos menor a 80 °C.
La columna de fraccionamiento permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el
líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos" (placas).
Método McCabe-Thiele
Es un método simplificado de diseño con el que se obtienen resultados aceptables en muchas ocasiones, especialmente cuando se trata de mezclas binarias en las que los calores latentes molares de vaporización de los dos componentes que las forman son prácticamente iguales.
Se basa sen las siguientes hipótesis:
La presión es constante a lo largo de toda la columna.
La columna es perfectamente adiabática.
Los calores latentes molares de los dos componentes de la mezcla
son iguales, lo que equivale a suponer que el calor latente molar de
vaporización de la mezcla es independiente de la composición de la
misma.
Las variaciones de la entalpía de las dos fases a lo largo de la
columna son despreciables frente a los elevados valores de las
entalpías del vapor.
El calor de mezcla también es despreciable frente a los elevados
valores de entalpías del vapor.