Destilación/Explicación

 DESTILACION

La destilación es uno de los métodos más antiguos y efectivos para separar mezclas homogéneas, especialmente líquidos miscibles con puntos de ebullición distintos.

• Principios de la Destilación:

  • Evaporación y condensación: El proceso implica la transferencia de energía para pasar un componente de líquido a vapor y de vapor a líquido.
  • Equilibrio líquido-vapor: La composición del vapor producido durante la ebullición no es igual a la del líquido, permitiendo la separación.
  • Relación volatilidad/temperatura: Los compuestos con menor punto de ebullición son más volátiles y se separan primero.

• Factores que influyen en la destilación:

• Presión: Alterar la presión afecta los puntos de ebullición, haciéndola útil para sustancias termosensibles.
• Relación de reflujo: En columnas de destilación, el reflujo mejora la pureza al reciclar parte del condensado hacia la columna.
• Número de etapas de equilibrio: Más etapas equivalen a una separación más eficiente.

Esquema

Partes principales:

1. Caldera o rehervidor :

   • Ubicada en la base de la columna.
   • Proporciona el calor necesario para vaporizar el líquido.
   • Tipos: Rehervidores de tubos verticales, de termofluido, o de serpentín.

2. Columna de destilación :

   • Estructura vertical donde se realiza la separación.
   • Internamente tiene platos o empaques para maximizar el contacto entre líquido y vapor.

3. Platos o empaques :

   • Platones :
     • Perforados : Simples orificios que permiten el paso de vapor.
     • Campana : Con pequeños techos que mejoran el contacto.
   • Empaques :
     • Aleatorios (anillos Raschig, monturas Berl).
     • Estructurados (mayores eficiencias para separaciones complejas).

4. Condensador :

   • Condense el vapor en líquido.
   • Tipos: De carcasa y tubos, de serpentín o aire-enfriado.

5. Destinatarios recolectores :

   • Separan los productos según fracciones ligeras, intermedias o pesadas.

Diagramas de flujo:

El esquema básico incluye:

• Alimentación → Calentamiento → Separación en columna → Condensación → Recolección.

3. Clasificación

Existen múltiples clasificaciones según las características del proceso y equipo:

Según modo de operación :

1. Por muchos :
   • Volumenes finitos.
   • Ejemplo: Destilación de alcohol en una sola carga.
     
     
     
2. Continuar :
   • Flujo constante de entrada y salida.
   • Utilizada en refinerías y grandes procesos industriales.

Según diseño del equipo :

1. Columnas de platos :
   • Altamente utilizado en refinerías.
   • Ejemplo: Torre de fraccionamiento para petróleo crudo.
     
     
     
2. Columnas empacadas :
   • Más compactos, ideales para flujos más pequeños o productos sensibles.
     
     
     

Según presión de operación :

1. Atmosférica :
   • Para líquidos con puntos de ebullición accesibles.
     
     
     
2. Al vacío :
   • Reducir la temperatura de ebullición; Útil para productos termosensibles.
     
     
     
3. A alta presión :
   • Mejora el flujo de vapor en sistemas donde la volatilidad relativa es baja.
     

Según tipo de destilación :

1. Simple : Método de separación de componentes de una mezcla que consiste en hervirla y condensar los evapores que se producen.
   
   
   
2. Fraccionada : Se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos que se pretende destilar contiene sustancias volátiles de diferentes puntos de ebullición con una diferencia entre ellos menor a 80 ºC.
   
   
   
3. Azeotrópica : Es una técnica que se utiliza para separar sustancias que forman un azeótropo. Uso de agentes químicos para romper azeótropos.
   
   
   
4. Por arrastre de vapor : Es una técnica que separa sustancias volátiles e insolubles en agua de otros productos no volátiles. Para aceites esenciales sensibles al calor.
   
   
   

4. Aplicación en la industria

Principales sectores:

1. Industria petroquímica :

   • Separación de crudo en fracciones útiles: gasolina, gasóleo, quesoseno, etc.
   • Ejemplo : Destilación fraccionada.
     
     
     

2. Industria alimentaria :

   • Producción de bebidas alcohólicas.
   • Concentración de jugos y aceites esenciales.
     

3. Industria farmacéutica :

   • Purificación de principios activos.
   • Recuperación de solventes orgánicos.
     

4. Tratamiento ambiental :

   • Recuperación de solventes contaminados.
   • Producción de agua destilada en plantas desalinizadoras.
     
     
     

5. Química industrial :

   • Separación y purificación de productos químicos intermedios y finales.
     
     
     

5. Bibliografía

• Geankoplis, CJ (2003). Procesos de transporte y principios de los procesos de separación . Prentice Hall.
• Kister, HZ (1992). Diseño de destilación . McGraw-Hill.
• McCabe, WL, Smith, JC y Harriott, P. (1993). Operaciones unitarias de ingeniería química . McGraw-Hill.
• Kirk-Othmer (1992). Enciclopedia de tecnología química . Wiley.
• Manual técnico: Técnicas avanzadas de separación (de uso común en industrias petroquímicas).