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Destilación

Destilación
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Concepto:Proceso de separación que consiste en eliminar uno o más de los componentes de una mezcla. Para llevar a cabo la operación se aprovecha la diferencia de volatilidad de los constituyentes de la mezcla, separando o fraccionando éstos en función de su temperatura de ebullición

Destilación. Proceso de separación más utilizado en la industria química. Es la operación unitaria conocida como fraccionamiento o destilación fraccionada. La destilación se utiliza mucho para separar mezclas líquidas en componentes más o menos puros. La separación de los constituyentes se basa en las diferencias de volatilidad. Debido a que la destilación implica evaporación y condensación de la mezcla, es una operación que necesita grandes cantidades de energía.

Descripción

El material de alimentación que se debe separar en fracciones se introduce a la columna. Debido a la diferencia de gravedad entre la fase de vapor y la líquida, el líquido corre hacia debajo de la columna, cayendo en cascada de plato a plato, mientras que el vapor asciende por la columna, para entrar en contacto con el líquido en cada uno de los platos.

El líquido que llega al fondo de la columna se vaporiza parcialmente en un rehervidor calentado para proporcionar vapor rehervido que asciende por la columna. El resto del líquido se retira como producto del fondo. El vapor que llega a la parte superior de la columna se enfría y condensa como líquido en el condensador superior. Parte de este líquido regresa a la columna como reflujo(Lo), para proporcionar un derrame líquido. El resto de la corriente superior se retira como producto de destilado o superior.

Este patrón de flujo en el domo de la columna de destilación proporciona un contacto, a contracorriente de las corrientes de vapor(V) y líquido(L), en todos los platos de la columna. Las fases de vapor y líquido en un plato dado se acercan a los equilibrios de temperatura, presión y composición, hasta un punto que depende de la eficiencia del plato de contacto. Los componentes más ligeros (de punto de ebullición más bajo) tienden a concentrarse en la fase de vapor, mientras que los más pesados (de punto de ebullición más alto) tienden a la fase líquida. El resultado es una fase de vapor que se hace más rica en componentes ligeros al ir ascendiendo por la columna, y una fase líquida que se va haciendo cada vez más rica en componentes pesados conforme desciende en cascada. La separación general que se logra entre el producto superior y el del fondo depende primordialmente de las volatilidades relativas de los componentes, el número de platos de contacto y de la relación de reflujo de la fase líquida a la de vapor.

Ventaja

En la destilación no es necesario añadir un componente a la mezcla para efectuar la separación.

Aplicaciones

  • Para obtener el oxígeno puro que se utiliza en la fabricación de acero.
  • En las naves espaciales y en aplicaciones medicinales, se produce destilación del aire previamente licuado.
  • Las fracciones del petróleo (tales como gases ligeros, nafta, gasolina, kerosén, combustoleo, aceites lubricantes y asfalto) se obtienen en grandes columnas de destilación.
  • Se usa para concentrar mezclas alcohólicas y separar aceites esenciales así como componentes de mezclas líquidas que se deseen purificar. etc

Dispositivos que se utilizan

  • Empaques vaciados u ordenados
  • Las bandejas o platos, para que las dos fases entren en contacto intimo. Los platos se colocan uno sobre otro y se encierran en una cubierta cilíndrica para formar una columna.

Tipos de destilación

Destilación simple

Se usa para la separación de líquidos con punto de ebullición inferiores a 150º a presión atmosférica de impurezas no volátiles o de otros líquidos miscibles que presenten un punto de ebullición al menos 25º superior al primero de ellos. Para que la ebullición sea homogénea y no se produzcan proyecciones se introduce en el matraz un trozo de plato poroso.

Destilación fraccionada

Es una operación de destilación de múltiples etapas y en contracorriente. Para una mezcla de dos componentes volátiles llamada binaria, con ciertas excepciones, es posible separar mediante este método dicha mezcla en sus componentes, recuperando cada uno en el estado de pureza que se desee. Se usa para separar componentes líquidos que difieren de en menos de 25º en su punto de ebullición. Cada uno de los componentes separados se les denomina fracciones. Es un montaje similar a la destilación simple en el que se ha intercalado entre el matraz y la cabeza de destilación una columna que puede ser tener distinto diseño (columna de relleno...). Al calentar la mezcla el vapor se va enriqueciendo en el componente más volátil, conforme asciende en la columna.

Destilación por arrastre de vapor

La destilación por arrastre de vapor es una ingeniosa técnica para la separación de substancias insolubles en agua y ligeramente volátiles de otros productos no volátiles mezclados en ellas.

Esta técnica es particularmente útil cuando la sustancia en cuestión hierve por el arrastre en corriente de vapor hace posible la purificación adecuada de muchas substancias de punto de ebullición elevado mediante una destilación a baja temperatura Encima de los 1000 a la presión atmosférica y no se descompone en un punto de ebullición por encima de esta.

Destilación a presión reducida

Algunos compuestos orgánicos de cadenas de carbonos largas; se calientan a temperaturas elevadas, ya sea en presencia o ausencia de catalizadores, ocurren roturas de esqueleto de carbono para dar lugar a mezclas de compuestos con cadenas más simples, cuando se realiza este tipo de pirolisis con el aceite de ricino (84 – 76 de ácido ricinoleico), se rompe la cadena de este ácido, formándose heptanaltaldehido (heptano) y ácido undecilenico, de gran interés industrial.

Destilación a vacío

Es un montaje muy parecido a los otros procesos de destilación con la salvedad de que el conjunto se conecta a una bomba de vacío o trompa de agua. En lugar de plato poroso se puede adaptar un capilar de vidrio u otro dispositivo semejante que mantenga la ebullición homogénea. Este montaje permite destilar líquidos a temperaturas más bajas que en el caso anterior debido que la presión es menor que la atmosférica con lo que se evita en muchos casos la descomposición térmica de los materiales que se manipulan.

Destilación azeotrópica

En química, la destilación azeotrópica es una de las técnicas usadas para romper un azeótropo en la destilación. Una de las destilaciones más comunes con un azeótropo es la de la mezcla etanol-agua. Usando técnicas normales de destilación, el etanol solo puede ser purificado a aproximadamente el 95%.

Una vez se encuentra en una concentración de 95/5% etanol/agua, los coeficientes de actividad del agua y del etanol son iguales, entonces la concentración del vapor de la mezcla también 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 azeótropo 95/5% debe romperse para lograr una mayor concentración.

Enlaces externos

Fuentes