Prof. Ing. Yolimar Fernรกndez
-DEFINICIÓN DEL PROCESO. - APLICACIONES INDUSTRIALES DEL PROCESO. - TIPOS DE DESTILACIÓN. DESTILACIÓN SIMPLE. DESTILACIÓN POR CARGA. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR. DESTILACIÓN AL VACIO. DESTILACIÓN EXTRACTIVA. DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA. DESTILACIÓN SÚBITA. DESTILACIÓN FRACCIONADA. -CARACTERÍSTICAS DE LA DESTILACIÓN FRACCIONADA. - CONCEPTOS CLAVES DE FRACCIONAMIENTO. - TIPO DE CONTACTO. - MÉTODOS ANALÍTICOS Y GRÁFICOS. - REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS.
Proceso unitario que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación.
Objetivo
Separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles.
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1
Industria del petróleo, para generar: gases ligeros, nafta, gasolina, queroseno, diesel, aceite lubricante y asfalto, los cuales se obtienen por destilación del petrolero crudo.
Purificación de solventes y en plantas petroquímicas
3
Industria de las bebidas alcohólicas para separar etanol de los demás productos de la fermentación de carbohidratos.
2
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Destilación simple
Puede llevarse a cabo de forma continua o discontinua.
Se describe mejor como una operación de transmisión de calor, exactamente igual que el evaporador. Separación de líquidos con PB<150º a presión atmosférica de impurezas no volátiles o líquidos miscibles que presenten un PB al menos 25º superior al primero de ellos.
Destilación por caga
No se alcanza el estado estacionario. Aumento de la temperatura en el calderin a medida que avanza el proceso. Trabajan de dos maneras: a reflujo constante y a destilado de composición constante.
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Destilación por arrastre de vapor
Caso especial de destilación de mezclas heterogéneas y se aplica a compuestos insolubles en agua y de puntos de ebullición altos. Usado con bastante frecuencia para separar un componente de alto punto de ebullición de cantidades pequeñas de impurezas no volátiles Se emplea algunas veces en la industria alimenticia para eliminar contaminantes y sabores de grasas y aceites comestibles.
Destilación al vacio
Se emplea en la separación de líquidos con un punto de ebullición superior a 150ºC. Se utiliza cuando el líquido tiene un punto de ebullición excesivamente alto o descompone a alta temperatura.
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Destilación extractiva
Uso de disolvente que altera las volatilidades de los componentes. Se separa por la cabeza de la columna un componente y como residuo la mezcla del otro componente y el disolvente añadido.
Destilación azeotrópica
Agente arrastrador que forma un azeótropo con uno de los componentes originales. El azeótropo formado después romperse por diversos procedimientos.
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Destilación súbita o flash
Destilación fraccionada
Evaporación rápida -En una sola etapa. Vaporización de una fracción definida del líquido.
Destilación más a utilizada a nivel industrial y se lleva a cabo en una columna.
Condensación del vapor.
Serie de etapas de vaporización instantánea, donde los productos gaseosos y líquidos de cada etapa fluyen a contracorriente.
Se usa para componentes que tienen temperaturas de ebullición muy diferentes.
Contacto del vapor y el líquido, produciéndose una transferencia de materia.
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Objetivo: Separaci贸n de componentes en la medida que sus volatilidades lo permitan. Cuanto mayor es la diferencia de volatilidades mayor ser谩 la fuerza impulsora en el proceso y mayor el grado de separaci贸n posible a conseguir.
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1. Que los productos sean un vapor y un líquido.
Etapa ideal
2. El vapor y el líquido deben estar en equilibrio. 3. El vapor y el líquido deben estar íntimamente mezclados. Ln -1
Vn
T n -1 , Pn -1
T n , Pn
Etapa n Tn , P n Ln Tn, P n
Vn+1 Tn+1, Pn+1
Líquido
No se alcanza el equilibrio
Etapa no ideal
Su eficiencia depende de las características físicas del plato y los flujos de líquido y vapor.
T ,P Etapa n T n , Pn
Vapor T, P
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Condensador total
• No equivale a una etapa idea • No está contabilizado dentro del número de etapas calculado mediante el método de McCabe-Thiele Agua de enfriamiento
V1 Lo
D
• Corresponde a una etapa ideal
Condensador parcial
• Viene representado por la primera etapa de la columna. V1 D Lo
Agua de enfriamiento
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• No equivale a una etapa idea
Rehervidor total
•La última etapa que se calcula en el Método McCabe – Thiele corresponde al último piso en la columna y no a la caldera.
VN+1 Vapor de calentamiento
LN W • Corresponde a una etapa ideal
Rehervidor parcial
• El vapor resultante se alimenta al último piso de la columna; dicho vapor VN+1 y R se encuentran en equilibrio. Vapor de calentamiento
LN W
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Contacto continuo
Elementos sólidos de pequeño tamaño, inertes a las fases circulantes y distribuidos al azar u ordenados. Se transferirán los componentes menos volátiles y más volátiles, obviamente en sentidos opuestos. Fuerza impulsora actúa a lo largo de toda la columna.
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Contacto por etapas
En cada plato tiene lugar la mezcla de ambas corrientes, produciĂŠndose la transferencia de materia entre el vapor y el lĂquido. Fuerza impulsora: diferencia de composiciones entre las corrientes que llegan al plato y las correspondientes de equilibrio a la presiĂłn y temperatura de esa etapa.
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EMPACADA
PLATOS
• Pequeños diámetros
• Carga variables de líquido o vapor.
• Medios corrosivos.
• Necesidad de utilizar serpentines de refrigeración en la columna.
• Destilaciones críticas al vacio.
• P operación > P atm
• Baja caída de presión.
• Bajas velocidades de líquido.
• Baja retención de líquido.
• Elevado número de etapas y diámetros.
• Líquidos con tendencia a formar • Elevado tiempo de residencia para espuma. líquidos. • Son utilizadas a escala piloto.
• Posible ensuciamiento y grandes cambios de temperatura.
OPERACIONES DE SEPARACIÓN POR ETAPAS DE EQUILIBRIO RECTIFICACIÓN
MÉTODO DE SOREL-LEWIS
MÉTODO DE FENSKE MÉTODO DE SOREL
MÉTODO DE SMOKER-ROSE
MÉTODOS ANALÍTICOS MÉTODOS SIMPLIFICADOS
MÉTODOS RIGUROSOS
MÉTODOS GRÁFICOS MÉTODO DE PONCHON Y SAVARIT
MÉTODO DE McCABE THIELE DIAGRAMA ENTALPÍA - COMPOSICIÓN
COULSON, J.M. y J.F. RICHARDSON. “Ingeniería Química. Tomo II. Operaciones básicas”. Editorial Reverté, Barcelona, 1988. TREYBAL, R. “Operaciones de Transferencia de Masa”. Editorial McGRAW-HILL. 3a edición. México, 1998. OCON J Y TOJO G. “Problemas de Ingeniería Química”. Tomo II. Madrid España. 1980.