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OPERACIN UNITARIA DE DESTILACIN

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA Pgina 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

Fisicoqumica y Operaciones Unitarias

GRUPO N1

TEMA:

OPERACIN UNITARIA DE DESTILACION FRACCIONADA

PROFESOR:

Ing. Hernn Parra Osorio

INTEGRANTES:

Alarco Santivaez Luis 20124083J Baldera Alvarado Jhair 20120112E Bernaldo Yataco Ronald 20111150E Asencios Lovon Nino 20111023C


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DESCRIPCION DE LA OPERACIN UNITARIA

La operacin unitaria de destilacin es aquella que nos permite separarcomponente, involucra calentamiento y temperatura.

Esta operacin unitaria de destilacin se fundamenta en el equilibrio lquido-vapor.

Cuando realizamos la destilacin buscamos que la solucin este msconcentrada. En este caso la tendencia es aproximarse lo ms posible al punto

azotrpico que es de 96.5% de concentracin en peso.

Las variables ms importantes a considerar en esta operacin unitaria son lapresin, la temperatura, la concentracin de la solucin y el reflujo.

TEMPERATURA: La temperatura es una variable importante a consideraren esta operacin unitaria porque nuestro producto final es solucin de

etanol con una concentracin muy elevada (cerca al punto azotrpico) y

para que esto se lleve de una manera adecuada debemos tener un buen

control de temperatura en cada tramo entre plato y plato por medio de

termocuplas (sensores de temperatura) para que la destilacin sea la

ms ptima, ya que en cada tramo la temperatura es diferente, la cual

va aumentando de abajo hacia arriba. Un buen manejo de la

temperatura nos permite obtener un producto estandarizado; es decir

un producto homogneo.

PRESION: La presin es otra variable importante porque podemosregular la presin de entrada del vapor y de la carga. Al inicio la presin

del vapor debe ser elevado hasta que llegue al estado estacionario y ya

solo necesite un pequeo diferencial de flujo de vapor.

LA CONCENTRACIN DE ENTRADA DE LA SOLUCIN: Es la variable msimportante de esta operacin unitaria ya que existe una relacin directa

con la concentracin de salida del producto en este caso de la solucin


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de etanol. A mayor concentracin de entrada, la operacin unitaria de

destilacin ser ms ptima; es decir el producto tendr una mayor

concentracin.

EL REFLUJO: Esta variable es importante porque est relacionadadirectamente con la concentracin de destilado del producto, nos

permite controlar la proporcin de las 2 lneas de salida tanto para

producto y para la parte que volver a iniciar el proceso de destilacin.

EL FLUJO DE INGRESO DE AGUA FRA.: Esta variable nos permitecontrolar el flujo del agua que ingresa al equipo con la funcin de

condensar el vapor que pasa por el equipo.

La operacin unitaria consiste en:Este proceso se lleva a cabo en un equipo de destilacin BATCH.Mediante la lnea de purga se expulsar todo el lquido posiblecondensado dentro de la lnea en la que llega el vapor al equipo.

Cuando nos aseguremos que el ingreso es solamente vapor, se cerrar lavlvula de purga. Inmediatamente despus se har ingresar mediante una

manguera la solucin de etanol al hervidor.

Dentro del hervidor la solucin se calentar hasta que pueda ascenderplato por plato hasta el que se encuentra en la parte ms alta del equipo.}

E n la columna de fraccionamiento es la que permite un mayorcontacto entre los vapores que ascienden con el lquido condensado que

desciende, por la utilizacin de diferentes "platos" (placas). Esto facilita el

intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los lquidos (que

reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los

lquidos con menor punto de ebullicin se convierten en vapor, y los

vapores de sustancias con mayor punto de ebullicin pasan al estado

lquido.

En cada tramo entre plato y plato hay un toma muestra cuyaimportancia radica en tomar muestras de la concentraciones en cada

tramo con el fin de comprobar que la operacin se est llevando a cabocorrectamente.


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Cuando el alcohol llega a la parte ms alta (pasa el ltimo plato); estedestilado es condensado completamente por un ingreso de agua fra para

luego ser transportado a una seccin donde se llevar a cabo el reflujo.

El operario en base a unos clculos obtendr el reflujo mnimo y el

reflujo de operacin con la cual se regular la vlvula de la lnea de salida

del producto (etanol concentrado) y la otra lnea volver a recorrer la

operacin.

DESCRIPCION DEL EQUIPO

La operacin unitaria de destilacin fraccionada batch utiliza un equipo que tiene

varias partes de las cuales la ms importante es la columna de rectificacin o columna

de destilacin. Es en esta zona donde se desarrolla la mayor parte de la operacin

unitaria y su diseo es un factor importante para la calidad del producto

La destilacin en una columna que solo posee zona de enriquecimiento es un caso

especial de separacin en donde la columna solo posee la seccin correspondiente a la


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rectificacin. Por lo tanto, la alimentacin no se realiza en un sector cercano a la mitad

de la columna, sino que se hace por el fondo en forma de vapor. . El destilado que se

produce por la cima de la torre de destilacin, generalmente, es muy rico en el

componente ms voltil y el residuo contiene una pequea fraccin del componentems ligero.

Esta configuracin de columna aparece por la necesidad de obtener los productos de

Cabeza de la torre con una alta concentracin del compuesto ms voltil a un precio

reducido. Y para esto es muy importante la configuracin de platos o empaques que se

utiliza en la columna, para eso es fundamental identificar las caractersticas del

producto final, ya que si se quiere un producto ms concentrado y de mayor calidad

entonces se aumentara la cantidad de platos en la columna pero el costo aumentara, o

se puede sacar un producto medianamente concentrado a costos mdicos. El

empaque utilizado en la experiencia es ASPEN Batch Distillation V7-1

Partes del equipo

REHERVIDOREst recubierto por una cubierta de acero en el cual que recibe el vapor que

viene por tuberas desde la caldera. Aqu se necesita una temperatura especial

para calentar la solucin que se va a destilar y evitar que se pierda calor. El

sistema de calentamiento de este rehervidor va una chaqueta de

calentamiento usando el vapor saturado

Esta temperatura es de 85C y debe diferir de la temperatura que existe en los

platos de la columna de rectificacin. El rehervidor tiene un sistema conectado

que permite medir la presin de vapor y dos termopares para medir la

temperatura de la carga y del vapor


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BAROMETRO

Debido a que al inicio la solucin calentada con vapor es inestable se requierecontrolar la presin manualmente y mediante el barmetro podemos ir

visualizando y corrigiendo la presin para mantener estable el sistema

COLUMNA DE DESTILACION

Es la parte ms importante del equipo, est hecha de acero y mide

aproximadamente 1.65 m de alto y esta totalmente aislada, es decir, recubierta

para que la temperatura del ambiente no afecte al interior de la columna en los

resultados que se desean obtener y minimizando las prdidas de calor.

La columna tiene 10 platos distanciados, los cuales tienen termopares

conectados y por cada zona de la columna, es decir, por cada plato se tiene una

temperatura distinta lo cual permite ir condensando y evaporando parte de la

solucin en su trayecto por la columna. El lquido entra por arriba y cae por

gravedad y es en los platos donde los fluidos tienen contacto ms ntimo y

luego se separan. El nmero de platos depende del diseo de la columna y la

calidad de producto final que se busca. Mientras ms platos se tenga se mejora

la concentracin de etanol pero tambin se tiene un lmite, esto genera

tambin costos por lo que depender del diseo y de las caractersticas del

producto final para la evaluacin de la distribucin de platos en la columna

En cada plato de la columna se observa que como aislante trmico se utiliza

lminas de lana de vidrio.

El flujo de agua de enfriamiento y del condensado de vapor se mide

peridicamente durante la operacin conjuntamente con las temperaturas


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PLATO DE BURBUJEO

Es una chapa perforada, montada horizontalmente, habiendo en cada orificioun pequeo tubo con capuchn, de tal modo, los gases calientes que ascienden

por dentro de la torre atraviesan el lquido ms fro retenido por los platos. Tan

pronto dicho lquido desborda un plato cae al inmediato inferior

En cada plato existe una vlvula, la cual sirve para tomar muestras que

determinen composicin de los componentes en cada plato.

Tambin posee una termocupla la cual medir la temperatura y la enviara al

sistema de control.

CONDENSADOR

Sirve como un intercambiador de calor debido a los tubos horizontales que

posee en paralelo y condensa el vapor que sube y lo deposita en un

acumulador.


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ACUMULADOREs una especie de pequeo tanque del cual una parte regresa a la columna de

rectificacin con el fin de mantener la temperatura en el ltimo plato, ya quepuede ocurrir o aparecer variables que alteren la temperatura dentro de la

columna como energizacion del sistema. En el otro lado existe una salida para

el producto final y en el que se tiene un indicador de nivel

TERMOPARES

Es un elemento que se conecta a cada plato para medir y controlar la

temperatura por niveles en la columna de rectificacin, estos termopares

poseen un sistema elctrico con cables que debe ser cuidadosamente

conectado para evitar errores sobretodo en las temperaturas de los niveles


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GRAFICO RESUMEN DEL EQUIPO


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APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA OPERACIN

UNITARIA DE DESTILACIN

Como ya hemos detallado la destilacin es una operacin unitaria muy til y muy

utilizada en la actualidad por las industrias, por ejemplo para la refinacin del petrleo,

para desalinizar agua, para producir licor, cerveza o vino, y producir muchos productos

qumicos que se utilizan en los hogares y fbricas.

Detallaremos los principales:

REFINAMIENTO DE PETRLEO

El principio bsico en la refinacin del crudo radica en los procesos de destilacin y de

conversin, donde se calienta el petrleo en hornos de proceso y se hace pasar por

torres de separacin o fraccionamiento y plantas de conversin.

En las torres de fraccionamiento el petrleo asciende por la torre aumentando su

temperatura, obtenindose los derivados de este en el siguiente orden:

1. Residuos slidos2. Aceites y lubricantes3. Gasleo y fuel4. Queroseno5. Naftas6. Gasolinas7. Disolventes8. GLP (Gases licuados del petrleo)

Si hay un excedente de un derivado del petrleo de alto peso molecular, puedenromperse las cadenas dehidrocarburos para obtener hidrocarburos ms ligerosmediante un proceso denominadocraqueo.
http://enciclopedia.us.es/index.php/Hidrocarburohttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Craqueo&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php?title=Craqueo&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Hidrocarburo


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Destilacin bsica

La herramienta bsica de refinado es la unidad de destilacin. El petrleo crudoempieza a vaporizarse a una temperatura algo menor que la necesaria para hervir elagua.

Los hidrocarburos con menor masa molecular son los que se vaporizan a temperaturasms bajas, y a medida que aumenta la temperatura se van evaporando las molculasms grandes. El primer material destilado a partir del crudo es la fraccin de gasolina,seguida por la nafta y finalmente el queroseno.

En las antiguas destileras, el residuo que quedaba en la caldera se trataba con cidosulfrico y a continuacin se destilaba con vapor de agua.

Las zonas superiores del aparato de destilacin proporcionaban lubricantes y aceites

pesados, mientras que las zonas inferiores suministraban ceras y asfalto.

Tambin es bueno considerar que a partir delpetrleo crudo,mediantedestilacin

fraccionada,se obtiene una infinidad de productos orgnicos. Las distintas fracciones
http://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Petroleo.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/petroleoRefineria.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/petroleoRefineria.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/petroleoRefineria.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/petroleoRefineria.htmhttp://www.profesorenlinea.cl/Ciencias/Petroleo.htm


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obtenidas se describen segn el nmero de tomos de carbono por molcula, como se

indica a continuacin:

N tomos de

carbono

Fraccin obtenida

C1 - C4 Gas combustible

C5 - C12 Gasolina, combustible para automviles

C12 - C16 Querosn o parafina lquida usada como combustible domstico

C15 - C18 Gas Oil o Fuel Oil. Combustible de calderas o plantas termoelctricas. De

esta fraccin se extrae el disel utilizado en automviles, buses y

camiones.

C19 - C20 Aceites lubricantes

C20 o ms Parafina, ceras, asfalto, bitumen

DESALINIZAR AGUA

Algunas de las reas geogrficas del planeta no pueden proporcionar suficiente agua

potable como para sostener la vida. El agua potable puede ser suministrada por las

plantas de destilacin que convierten el agua de mar en agua potable. El proceso de

destilacin es el mismo, aunque el mtodo de calentamiento usado para alcanzar

temperaturas de ebullicin puede variar. Las dos fuentes principales para la

produccin de calor son la electricidad y el gas. Es posible que puedas destilar tupropia agua potable para eliminar sustancias qumicas no deseadas, grmenes y otras

impurezas. Sin embargo, el agua destilada ordinaria tendr un sabor insatisfactorio.

Probablemente se pueda comprarla casi tan barato como si t mismo la hubieras

destilado.

Los procedimientos de desalinizacin son numerosos y responden a tcnicas muy

diversas; sin embargo, pueden dividirse en dos grandes grupos:

Grupo 1.- El agua cambia de estado en el curso del tratamiento:A) Pasando por una fase gaseosa (destilacin):*Procedimiento por compresin de gases

*Procedimiento trmico de mltiple efecto*Procedimiento trmico "multiflash" (expansiones mltiples)

B) Pasando por una fase slida:*Congelacin*Formacin de hidratos (Procedimiento en fase de laboratorio)

Grupo 2.- El agua no cambia de estado en el curso del tratamiento. (Procedimientoscon membranas):


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*electrodilisis*smosis inversa

LICORES Y DESTILADOS

Los licores, cerveza y vino, en algn momento de su fabricacin, se sometieron a unproceso de destilacin para separar el producto lquido final de los granos o frutos delos que se producen.

Los licores

Son bebidas alcohlicas producto de una destilacin posteriormente aromatizacin ysaborizados dulces .Son de colores vivos brillantes y su sabor dulce y fuerte sueleocultar su alta graduacin alcohlica la que vara entre 27 y 55 segn sea la mezcla.

Existen dos mtodos principales para su produccin:1. Destilar todos los ingredientes al mismo tiempo y luego siendo esta destilacinendulzada y algunas veces colorizada.2. Se agregan las hierbas o frutas a la destilacin base.Este mtodo consiste enconservar el brillo frescura y bouquet de sus ingredientes

Destilados

Las bebidas destiladas son las descriptas generalmente como aguardientes y licores;

sin embargo la destilacin, agrupa a la mayora de bebidas alcohlicas que superan los20 de carga alcohlica. Entre ellas se encuentra bebidas de muy variadascaractersticas y que van desde los diferentes tipos de Brandy y licor hasta los whiskys,anis, tequila, ron, vodka, cachaca y gin entre otras.

El principio de destilacin se basa en las diferencias que existen ntrelos puntos defusin del agua (100C) y el alcohol (78.3C).Si un recipiente que contiene alcohol escalentado a una temperatura que supera los 78.3C pero sin alcanzar los 100C elalcohol se vaporizara y separara del liquido original para luego juntarlo yrecondensarlo en un liquido de mayor fuerza alcohlica.

Algunas bebidas producto de una destilacin:

ADVOCAAT AGUARDIENTE ANIS BRANDY COGNAC PISCO RON VODKA WHISKY


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OTROS USOS

Las industrias de la cosmtica, farmacutica y qumica dependern del proceso dedestilacin. Por ejemplo, empleando la tecnologa para separacin del aire se puedeproducir argn. Esta sustancia qumica se utiliza en las bombillas para proteger el

filamento y proporciona el brillo en los tubos fluorescentes. El Clorosilanos es destiladopara producir los ms altos grados de silicio que se utilizan en la fabricacin desemiconductores, la base de ordenadores. Trementina, nafta, fenoles, tolueno yfitosteroles son componentes producidos a travs de la destilacin. Como tambin loes la piridina, utilizada como disolvente y agente impermeabilizante en la fabricacinde productos farmacuticos y vitaminas.

TORRES DE DESTILACIN


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CONCLUSIONES

En conclusin:

La destilacin es unmtodo de separacin demezclas y es el ms til parapurificar lquidos. Es decir; es un proceso que consiste en calentar un lquidohasta que sus componentes ms voltiles pasan a la fase de vapor y, acontinuacin, enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en formalquida por medio de la condensacin.

El objetivo principal de la destilacin es separar una mezcla de varioscomponentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar losmateriales voltiles de los no voltiles. En la evaporacin y en el secado,normalmente el objetivo es obtener el componente menos voltil; elcomponente ms voltil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, lafinalidad principal de la destilacin es obtener el componente ms voltil enforma pura.

Para realizar cualquier separacin de mezclas primero debemos saber sobresuestado fsico, caractersticas y propiedades. Lo que significa, es interesanterealizar una mezcla, pero es ms importante tener claro cuales componentes semezclan para que la hora de separar usemos la tcnica ms adecuada.

La destilacin es una tcnica muy til en el momento de separargases,queest fuertemente ligada a los diferentes puntos de ebullicin de los lquidos

que compongan la mezcla a destilar. Tambin que los resultados de la

destilacin dependen tanto de la muestra que se est utilizando para este

procedimiento y de los implementos delaboratorio ya que si utilizamos

implementos con una capacidad que no sea la adecuada para la muestra se

pueden alterar los destilados e incluso daar el montaje del equipo.
http://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/informe-laboratorio/informe-laboratorio.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/termodi/termodi.shtml#teohttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/separacion-mezclas/separacion-mezclas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml


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RECOMENDACIONES

El agua debe ser precalentado para reducir las variaciones de presin en elvapor producido pero sta no debe exceder los 30 grados porque malograra el

equipo.

Es recomendable aislar los tubos con fibra de vidrio y no con asbesto, ya que esdaino para la salud aunque resulte menos costoso.

Es recomendable hacer un mantenimiento de la torre de destilacinperidicamente, ste mantenimiento a escala industrial, puede ser hasta cada

6 a 8 meses, pero en cuestiones de estudio (con menor uso) puede ser

anualmente, o cuando se requiera.

La operacin de una torre de destilacin en una planta industrial,especficamente en las refineras esta monitoreada por un equipo supervisado

por un ingeniero de planta conocedor del funcionamiento de la torre.


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BIBLIOGRAFIA

http://www.ehowenespanol.com/cuales-son-usos-destilacion-industria-sobre_134160/

http://www.quimicaorganica.net/destilacion.html

http://www.ehowenespanol.com/metodos-destilacion-lista_86591/

http://www.vinosygastronomia.com/licores.php
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