DESTILACIÓN FRACCIONADA

Prof. Ing. Yolimar Fernández

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NCONTENIDO

-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.

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NINTRODUCCIÓN Y CONCEPTO

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.

ObjetivoSeparar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles.

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NAPLICACIONES INDUSTRIALES

1Industria del petróleo, para generar: gases ligeros, nafta, gasolina, queroseno, diesel, aceite lubricante y asfalto, los cuales se obtienen por destilación del petrolero crudo.

3Industria de las bebidas alcohólicas para separar etanol de los demás productos de la fermentación de carbohidratos.

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2 Purificación de solventes y en plantas petroquímicas

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NTIPOS DE DESTILACIÓN

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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.

Destilación por caga

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.

Trabajan de dos maneras: a reflujo constante y a destilado de composición constante.

No se alcanza el estado estacionario.

Aumento de la temperatura en el calderin a medida que avanza el proceso.

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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.

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.

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.

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Destilación extractiva

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.

Uso de disolvente que altera las volatilidades de los componentes.

El azeótropo formado después romperse por diversos procedimientos.

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NTIPOS DE DESTILACIÓN

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Destilación súbita o flash Destilación fraccionada

Evaporación rápida -En una sola etapa.

Vaporización de una fracción definida del líquido.

Condensación del vapor.

Se usa para componentes que tienen temperaturas de ebullición muy diferentes.

Serie de etapas de vaporización instantánea, donde los productos gaseosos y líquidos de cada etapa fluyen a contracorriente.

Destilación más a utilizada a nivel industrial y se lleva a cabo en una columna.

Contacto del vapor y el líquido, produciéndose una transferencia de materia.

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CARACTERÍSTICAS

Objetivo:Separación de componentes en la medida que sus volatilidades

lo permitan.

Cuanto mayor es la diferencia de volatilidades mayor será la fuerza impulsora en el proceso y mayor el grado de separación

posible a conseguir.

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CONCEPTOS CLAVES

Etapa ideal

Etapa no ideal

1. Que los productos sean un vapor y un líquido.

2. El vapor y el líquido deben estar en equilibrio.

3. El vapor y el líquido deben estar íntimamente mezclados.

Ln-1

Tn-1, Pn-1

Ln

Tn, Pn

Vn+1

Tn+1, Pn+1

Vn

Tn, Pn

Etapa

n

Tn , Pn

No se alcanza el equilibrio

Su eficiencia depende de las características físicas del plato y los flujos de líquido y vapor.

Líquido

T,P

Vapor

T, P

Etapa

n

Tn , Pn

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CONCEPTOS CLAVES

Condensador total

V1

Lo D

Agua de enfriamiento

Agua de enfriamiento

V1

Lo

D

Condensador parcial

• No equivale a una etapa idea

• No está contabilizado dentro del número de etapas calculado mediante el método de McCabe-Thiele

• Corresponde a una etapa ideal

• Viene representado por la primera etapa de la columna.

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CONCEPTOS CLAVES

Rehervidor total

Rehervidor parcial

• No equivale a una etapa idea

• Corresponde a una etapa ideal

Vapor de calentamiento

WLN

VN+1

•La última etapa que se calcula en el Método McCabe – Thiele corresponde al último piso en la columna y no a la caldera.

Vapor de calentamiento

LN

W

VN+1

• El vapor resultante se alimenta al último piso de la columna; dicho vapor y R se encuentran en equilibrio.

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TIPO DE CONTACTO

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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TIPO DE CONTACTO

Contacto por etapas

En cada plato tiene lugar la mezcla de ambas corrientes, produciéndose la transferencia de materia entre el vapor y el líquido.

Fuerza impulsora: diferencia de composiciones entre las corrientes que llegan al plato y las correspondientes de equilibrio a la presión y temperatura de esa etapa.

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COLUMNAS EMPACADAS VS PLATOS

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 espuma.

• Elevado tiempo de residencia para líquidos.

• Son utilizadas a escala piloto. • Posible ensuciamiento y grandes cambios de temperatura.

MÉTODOS ANALÍTICOS Y GRÁFICOS

MÉTODOS SIMPLIFICADOS MÉTODOS RIGUROSOS

MÉTODOS ANALÍTICOS

MÉTODO DE PONCHON Y SAVARIT

MÉTODO DE SOREL

MÉTODOS GRÁFICOS

MÉTODO DE SOREL-LEWIS

MÉTODO DE SMOKER-ROSE

OPERACIONES DE SEPARACIÓN POR ETAPAS DE EQUILIBRIO

RECTIFICACIÓN

MÉTODO DE McCABE THIELE

DIAGRAMA ENTALPÍA - COMPOSICIÓN

MÉTODO DE FENSKE

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BIBLIOGRAFÍA CONSULTADAD

ESTI

LACI

ÓN

FRA

CCIO

NAD

A

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.