Unidad-1

Instituto Tecnológico Superior De Acayucan. Ingeniería Bioquímica.

Unidad I: Destilación.

Operaciones Unitarias III. Catedrático: Ing. Juan Manuel Hernández Espíndola.

Presentan: Gabriel Maldonado Eunice. Huerta Lagunes Yessenia. Maldonado Pérez Flor Berenice. Ramos Linares José Efraín. Torres Estanislao Edwing.

cayucan Ver, lunes 29 de Agosto de 2016.

U N I D A D I D E S T I L A C I Ó N . 2 | 58

Instituto Tecnológico Superior De Acayucan. Ingeniería Bioquímica.

Unidad I: Destilación.

Operaciones Unitarias III. Catedrático: Ing. Juan Manuel Hernández Espíndola.

Presentan: Gabriel Maldonado Eunice. Huerta Lagunes Yessenia. Maldonado Pérez Flor Berenice. Ramos Linares José Efraín. Torres Estanislao Edwing.

cayucan Ver, lunes 29 de Agosto de 2016.


Operaciones Unitarias III.

¡Error! Marcador no definido. ..................................................................................................................... ........... 4 INTRODUCCIÓN. ...........................................................................................................

1.1.

............................................................. 5 MPORTANCIA Y TIPOS DE DESTILACIÓN. ..............................................................

1.2. RELACIONES DE EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR. .................................................. 24 1.3.

DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O REPENTINA. .................................................... 30

1.4.

DESTILACIÓN SIMPLE POR LOTES. ........................................................................ 31

............................................. ...... 33 33 1.5. DESTILACIÓN SIMPLE POR ARRASTRE DE VAPOR. .......................................

1.6.

DESTILACIÓN POR RECTIFICACIÓN DE MEZCLAS BINARIAS.......................... 3 7

........................................................................... 3 9 1.6.1. MÉTODO DE MC CABE – THIELE. THIELE. ............................................................................

1.6.2. MÉTODO DE PONCHON-SAVARIT.................................................................... ......................................................................... ...... 43 43 1.7.

DESTILACIÓN POR RECTIFICACIÓN DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES. . 48

1.7.1. MÉTODO DE FENSKE. ................................................................................................ 51 ................................................................................. 5 2 1.7.2. ECUACIÓN DE UNDERWOOD. .................................................................................. CONCLUSIÓNES. ................................................................................................................. .......................................................................................................................... ......... 55 ........................................................................................................................... ......... 55 Conclusión1. ...................................................................................................................

Conclusión 2....................................................................... ........................................................................................................................... ..................................................... 5 5 ........................................................................................................................... ..................................................... 5 6 Conclusión 3....................................................................... ........................................................................................................................... ..................................................... 5 6 Conclusión 4.......................................................................

Conclusión 5....................................................................... ........................................................................................................................... ..................................................... 5 7 ....................................................................................................................... ......... 58 BIBLIOGRAFÍA. ...............................................................................................................


INTRODUCCIÓN. La operación unitaria de destilación es un método que se usa comúnmente para separar los componentes de una solución líquida, el cual depende de la distribución de estos componentes entre una fase de vapor y una fase líquida. En este caso, ambos componentes están presentes en las dos fases. La fase de vapor se origina de la fase f ase líquida por vaporización en el punto de ebullición. El principal requisito básico para separar los componentes por este método de destilación consiste en que la composición del vapor sea diferente de la composición del líquido con el cual está en equilibrio en el punto de ebullición de este último. La destilación, se basa principalmente en soluciones en las que todos los componentes son bastante volátiles, como soluciones amoniaco-agua o etanol-agua, en las que ambos componentes también están en fase de vapor. Sin embargo, al evaporar una solución de sal y agua, se vaporiza el agua pero la sal no. El proceso de absorción difiere de la destilación en cuanto a que uno de los componentes de la absorción es esencialmente insoluble en la fase líquida. Esta operación unitaria se puede llevar a cabo en la práctica por medio de cualquiera de dos métodos principales aunque existen tres tipos importantes de destilación que se verifican en una sola etapa o en un solo destilador y que no incluyen rectificación. El primero es la destilación en equilibrio o instantánea, el segundo es la destilación simple por lotes o diferencial, y el tercero es la destilación simple con arrastre de vapor. Así como también los métodos matemático gráfico que se han desarrollado para determinar el número de platos o etapas teóricas necesarios para la separación de una mezcla binaria.


1.1. MPORTANCIA Y TIPOS DE DESTILACIÓN. La destilación es el método usado para separar los diferentes componentes de una mezcla, esencialmente mediante la evaporación. La destilación se usa en muchas industrias, pero tiene una importancia fundamental en la industria alimentaria. Hay varios tipos de procesos de destilación, dependiendo de lo que se desee destilar de la mezcla original. El principal objetivo de la destilación es separar los distintos componentes de una mezcla aprovechando para ello sus distintos grados de volatilidad. Otra función de la destilación es separar los elementos volátiles de los no volátiles de una mezcla. En la evaporación y en el secado, normalmente el objetivo es obtener el componente menos volátil; el componente más volátil, casi siempre agua, se desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura. El proceso mediante el cual una sustancia pasa de la fase condensada a la fase gaseosa. Para un líquido, este proceso se llama vaporización y por un sólido que se llama sublimación. Ambos procesos requieren calor. El viento facilita el proceso de evaporación y que suministra una parte del calor que se requiere. Todas las sustancias independientemente de si son líquidos o sólidos se caracterizan por una presión de vapor. La presión de vapor de una sustancia pura es la presión ejercida por la sustancia contra la presión externa que es normalmente la presión atmosférica. La presión de vapor es una medida de la tendencia de una sustancia condensada para escapar de la fase condensada. Cuanto mayor es la presión de vapor, mayor es la tendencia a escapar. Cuando la presión de vapor de una sustancia líquida llega a la presión externa, se observa la sustancia a hervir. Si la presión externa es la presión atmosférica, la temperatura a la que hierve una sustancia pura se denomina el punto de ebullición normal. Las sustancias sólidas no se caracterizan por unos fenómenos similares a los de ebullición. Ellos simplemente se vaporizan directamente a la atmósfera. Esto es una consecuencia del proceso de sublimación. Tanto la vaporización y la sublimación son procesos que pueden ser utilizados para purificar compuestos. Con el fin de entender cómo tomar


ventaja de estos procesos en la purificación de materiales orgánicos, en primer lugar hay que aprender cómo se comportan los compuestos puros cuando se vaporizan o subliman. En el equilibrio, el proceso de vaporización es compensada por una cantidad igual de condensación. Por cierto, si vaporización es un proceso endotérmico (es decir, se absorbe calor), la condensación debe ser un proceso exotérmico (es decir, el calor es liberado). Consideremos ahora cómo el vapor de presión varía con la temperatura. La Figura 1 ilustra que la presión de vapor es una función muy sensible de la temperatura. No aumenta linealmente, sino que de hecho aumenta exponencialmente con la temperatura. Un útil "regla de oro" es que la presión de vapor de una sustancia más o menos se duplica por cada aumento de 10 ° C. Si seguimos la dependencia de la temperatura de la presión de vapor de una sustancia como el agua que queda en un recipiente abierto, nos encontraríamos con que la presión de vapor de equilibrio del agua aumentaría hasta llegar a 1 atmósfera o 101.325 Pa (101,3 kPa, 760 mmHg). A esta temperatura y presión, el agua comenzaría a hervir y seguirá haciéndolo hasta que toda el agua destilada o hervida fuera. No es posible para lograr una presión de vapor superior a 1 atmósfera en un contenedor dejado abierta a la atmósfera. Por supuesto, si ponemos una tapa sobre el recipiente, la presión de vapor de agua o cualquier otra sustancia para el caso seguirían.

Figura 1: Dependencia de la presión de vapor de la temperatura para el agua. Aumentando con la temperatura hasta que el recipiente se rompió. Elevación del punto de ebullición con aumento de la presión externa es el principio detrás del uso de una olla a presión.




Destilación Al Vacío.

Elevación del punto de ebullición con un aumento de la presión externa, aunque importante en la cocina y la esterilización de los alimentos o los utensilios, es menos importante en la destilación. Sin embargo, se ilustra un principio importante que se utiliza en la destilación de muchos materiales. Si se aumenta el punto de ebullición del agua cuando se aumenta la presión externa, entonces la disminución de la presión externa debe disminuir el punto de ebullición. Si bien esto no es particularmente importante para la purificación de agua, este principio se utiliza en el proceso de secado por congelación, un importante proceso comercial. Además, muchos compuestos no se pueden destilar a presión atmosférica debido a que sus puntos de ebullición son tan altos. En sus puntos de ebullición normales, los compuestos se descomponen. Algunos de estos materiales pueden ser destilado bajo presión reducida, sin embargo, debido a que la temperatura requerida para hervir la sustancia se puede reducir de manera significativa. Una nueva redacción de la "regla de oro" se ha descrito anteriormente por lo que es aplicable en este caso sugiere que el punto de ebullición se reducirá en un 10 ° C cada vez que se reduce a la mitad la presión externa. Por ejemplo, si la presión externa por encima de una sustancia se reduce a 1/16 de una atmósfera por medio de una bomba mecánica, el punto de ebullición se habrá reducido cuatro veces por 10 ° C para una reducción total de 40 ° C (1 atm x (1/2) (1/2) (1/2) (1/2) = 1/16 atm). Un nomograma es un dispositivo útil que puede ser usada para estimar el punto de ebullición de un líquido bajo presión reducida en cualquier condición de proporcionar, ya sea el punto de ebullición normal o la de ebullición Un nomograma usado para estimar puntos de ebullición a presiones reducidas. Usando el nomograma en la figura 2 y está temperatura para la referencia, al girar el borde recto sobre esta temperatura brindará un rango continuo de puntos de ebullición esperados y las presiones externas requeridas necesarias para alcanzar el punto de ebullición deseado. A una presión de 6 mm, el punto de ebullición esperado sería 200 ° C. Del mismo modo, se esperaría que nuestro compuesto de ebullición a 400 ° C a 1 atm a hervir a 145 ° C a 0,1 mm de presión externa.


Figura 2 . Nomograma usado para estimar puntos de ebullición a presiones reducidas.



Destilación Simple.

A pesar de que todos nosotros hemos llevado agua a ebullición muchas veces, algunos de nosotros no se han dado cuenta de que la temperatura de ebullición del agua pura no cambia, ya que destila. Esta es la razón de ebullición vigorosa no cocinar los alimentos más rápido que un hervor suave lento. La observación de que la punta de un material puro de ebullición no cambia durante el curso de la destilación es una propiedad importante de un material puro. El punto de ebullición y punto de ebullición se han utilizado como criterios en que confirma la identidad y pureza de una sustancia. Por supuesto, los criterios adicionales también deben ser satisfechos antes de la identidad y la pureza del líquido se conoce con certeza. En general, un intervalo de punto de ebullición de 1 a 2 ° C se toma generalmente como una indicación de un material puro. Que va a utilizar estas dos propiedades más adelante en el semestre a la identidad de un líquido desconocido. De vez en cuando, mezclas de líquidos llamados azeótropos se pueden encontrar que imitan el comportamiento de ebullición de los líquidos puros. Estas mezclas cuando están presentes en concentraciones específicas generalmente destilan a una temperatura de ebullición constante y no pueden ser separados por destilación. Ejemplos de tales mezclas son 95% de agua con etanol 5% (punto de ebullición 78,1 ° C), 20% de acetona-80% de cloroformo (punto de ebullición


64,7 ° C), 74,1% de benceno, 7,4% de agua, 18,5% de etanol (punto de ebullición 64,9). Un azeótropo, puede hervir a una temperatura superior, intermedia o inferior a la de los constituyentes de la mezcla, permaneciendo el líquido con la misma composición inicial, al igual que el vapor, por lo que no es posible separarlos por destilación simple, por lo que es necesario añadir otro componente para romper la mezcla azeotrópica. La composición de la mezcla azeotrópica cambia si cambia la presión exterior, pudiendo incluso a desaparecer dicha mezcla. Esto ocurre porque la temperatura de ebullición depende de la presión exterior. Volviendo a nuestra discusión de agua hirviendo, si estábamos haciendo un jarabe mediante la adición de azúcar al agua hirviendo, encontraríamos que el punto de ebullición del jarabe aumentaría a medida que el jarabe comience a espesar y la concentración de azúcar se vuelve significativa. A diferencia de los materiales puros, el punto de un líquido impuro de ebullición va a cambiar y este cambio es un reflejo de la variación de la composición del líquido. De hecho, es esta dependencia del punto de la composición que forma la base de la utilización de la destilación para líquidos de purificación hirviendo.

Figura 3. Aparato utilizado en una destilación simple.


Comenzaremos nuestra discusión de la destilación mediante la introducción de la ley de Raoult, que trata a los líquidos de una manera sencilla e ideal, pero extremadamente útil. Teniendo en cuenta la posición del bulbo del termómetro en la cabeza de destilación y la disposición del flujo de agua de refrigeración. = C Donde

.

es la presión de vapor observada de A 1.  =

nA/(nA + nB + nC +...) = presión de vapor de A puro

nA , nB , Carolina del Norte. : Número de moles de A, B, C, Esta relación definida es capaz de describir el comportamiento del punto de ebullición del compuesto A en una mezcla de compuestos en una variedad de circunstancias diferentes. Aunque esta ecuación trata de mezclas de compuestos de una manera simplificada y no es aplicable a composiciones azeotrópicas, que da una buena representación del comportamiento de muchas mezclas. Consideremos primero un sistema binario (2 componentes) en el que sólo uno de los dos componentes es apreciablemente volátil.

La ley de Raoult. Establece que la presión de vapor observada de agua es simplemente igual al producto de la fracción molar del agua presente y la presión de vapor del agua pura a la temperatura de la mezcla. Una vez que la mezcla de azúcar y el agua empieza a hervir, y continúa a hervir, se sabe que la presión de vapor observada del agua debe ser igual a una atmósfera. El agua es el único componente que está destilando. Dado que la fracción molar de agua en una mezcla de azúcar-agua debe ser inferior a 1, a fin de que la presión de vapor observada de agua para ser igual a una atmósfera, debe ser mayor que una atmósfera. Esto sólo puede ocurrir de acuerdo con la Figura 1, si la temperatura de la mezcla es mayor que 100 ° C. A medida que la destilación de


agua continúa, la fracción molar del agua continúa disminuyendo de ese modo causando que la temperatura de la mezcla aumente. Recuerde que se está añadiendo constantemente calor. Si en algún momento la composición de la solución se satura con respecto a azúcar y el azúcar comienza a cristalizar de la solución, la composición de la solución será constante; la eliminación de cualquier agua adicional simplemente como resultado el depósito de cristales de azúcar más. En este conjunto de circunstancias, la composición de la solución permanecerá constante y también lo hará la temperatura de la solución a pesar de que será superior a 100 ° C. Durante el curso de la destilación, el vapor de agua que destila fue inicialmente a la temperatura de la solución. La suspensión de un termómetro por encima de esta solución será registrar la temperatura del vapor de escape. Como se aparta de la solución, la temperatura del vapor se enfriará por colisiones con la superficie del recipiente hasta que alcanza 100 ° C. Enfriamiento por debajo de esta temperatura hará que la mayor parte del vapor se condense en un líquido. Si de enfriar a 20 ° C se produce en el condensador de un aparato de destilación, a continuación, mediante el uso de la geometría apropiada tal como se muestra en la Figura 3, sería posible recoger casi todo el líquido. La único vapor que se pierde en el ambiente sería que pequeña cantidad asociada con la presión de vapor de agua a 20 ° C. Dado que la presión de vapor de agua a 20 ° C es aproximadamente 2,3 kPa, a continuación, 2,3 / 101.325 o 0.023 sería la fracción de agua que no se condense y pasaría fuera del condensador. Es por esto que el destilado es con frecuencia se enfrió en un baño de hielo durante la destilación. La destilación de un material volátil desde no volátil es una utilización práctica de destilación que funciona muy bien. Sin embargo, a menudo puede haber otros componentes presentes que, aunque pueden diferir en la volatilidad relativa, son, sin embargo, volátil sí mismos. Consideremos ahora el sistema de dos componentes que va a utilizar en las destilaciones que realizará en el laboratorio, ciclo hexano y metil ciclo hexano. Las presiones de vapor de estos dos materiales en forma pura se dan en la Tabla 1. Como se puede ver en esta tabla, aunque ciclo hexano es más volátil que el metil ciclo hexano, la diferencia de volatilidad entre los dos a una temperatura dada no es muy grande. Esto significa que ambos materiales contribuirán sustancialmente a la presión de


vapor total exhibida por la solución si la destilación se lleva a cabo a 1 atmósfera. La presión total, PT, ejercida por la solución contra la atmósfera de acuerdo con la Ley de las presiones parciales, la ecuación 2 de Dalton, es simplemente la suma de las presiones de vapor observados de ciclo hexano, y metil ciclo hexano.

PT=

+

.

Como antes, se producirá de ebullición cuando la presión total, PT, es igual a una atmósfera. Sin embargo, ya que tenemos dos componentes que contribuyen a la presión total, es necesario determinar las contribuciones relativas de cada uno. Una vez más, podemos utilizar la ley de Raoult, pero necesitamos más información sobre el sistema antes de que podamos hacerlo. En particular, es necesario conocer la composición de la solución de ciclo hexano y metil ciclo hexano, de lo contrario, si tuviéramos que recoger todo el contenido del matraz de destilación original, llamado el bote, en un matraz receptor, nos terminamos con la misma composición que empezamos. Inicialmente, las fracciones molares de ambos ciclohexano y metil ciclohexano son 0,5. A partir de la ley de Raoult, la Ley de Dalton e información de tablas, se puede estimar que de ebullición se producirá aproximadamente a 362 K cuando la presión total de los dos componentes es igual a una atmósfera o 101,3 kPa:

PT =

+

= 0.5 (128.5 kPa) + 0.5 (71.1 kPa)  101.3 kPa.

Lo primero que hay que señalar es que el punto de ebullición inicial es más alto que el componente de ebullición más bajo y más bajo que el componente de alto punto de ebullición. Si la composición del vapor es la misma que la de la mezcla original, a continuación, la destilación no tendrá éxito en la separación de los dos componentes.


CICLO HEXANO

METIL CICLO HEXANO

T/K

P/kPa

T/K

P/kPa

300

14.1

300

6.7

305

17.6

305

8.5

310

21.7

310

10.6

315

26.5

315

13.2

320

32.2

320

16.2

325

38.8

325

19.8

330

46.5

330

24.0

335

55.3

335

28.9

340

65.4

340

34.6

345

77.0

345

41.2

350

101.3

350

48.7

354

121.3

354

55.4

360

128.5

360

66.9

362

139.9

362

71.1

365

139.9

365

77.9

370

160.5

370

90.2

373

174.0

373

101.3

380

208.8

380

119.3

385

236.7

385

136.4

390

267.3

390

155.3

395

300.9

395

176.2

400

337.5

400

199.1

Tabla 1: Presiones de vapor de ciclo hexano y metil ciclo hexano como una función de la temperatura experimentar.

Antes de que el vapor se enfría y se condensa en el condensador, podemos tratar el vapor como un gas ideal. Recordando que: PV = nRT.


Donde: P: es la presión del gas o vapor. V: es el volumen que ocupa. n: es el número de moles de gas. R: es la constante de los gases (0,0821 L. atm.K - 1.mol -1). T: es la temperatura, se puede determinar la composición del vapor mediante el aprovechamiento de los siguientes factores.

En primer lugar observamos que: PTV = nTRT

de modo que

V = CNRT y

número total de moles, ya que (

+

V = nmRT

donde nT se refiere al

) = (nc + nm) RT.

Si el total de vapor

puede ser tratado como un gas ideal, entonces, de acuerdo con la ley de Dalton, por lo que puede cada uno de los componentes. Puesto que los dos componentes están en contacto térmico y están destilando juntos, podemos esperar que sean a la misma temperatura. No necesariamente conocer el volumen del recipiente, pero puesto que se supone que los volúmenes de las moléculas son muy pequeñas en comparación con el volumen total ocupa el gas, sea cual sea el valor de V, que es el mismo para ambos componentes. Esto significa que podemos establecer la siguiente relación:

/

=nc/nm

que a su vez nos permite determinar la composición del vapor de las presiones parciales observadas de los dos componentes. Si utilizamos los valores experimentales encontrados en la Tabla 1, se concluye que la composición del vapor es 1,8 / 1, y es, en efecto enriquecido en el componente más volátil. Este simple tratamiento nos permite comprender los principios detrás de la destilación. Sin embargo, es importante señalar que la destilación es mucho más complejo que nuestro simple cálculo indica. Por ejemplo, sólo se calculó la composición del vapor tan pronto como la solución comienza a hervir y se ha determinado correctamente que el vapor se verá enriquecida en el componente más volátil. Esto significa que a medida que avanza de destilación, el bote se enriquece en el componente menos volátil. Puesto que la composición de la olla cambiará desde la 1 inicial: relación molar 1 y convertirse enriquecido en el componente menos volátil; la nueva composición en el bote introducir cambios


en la composición del vapor. La composición del vapor también cambiará de la relación inicial que acabamos de calcular a una nueva relación para reflejar la nueva composición de la olla. Las consecuencias de estos cambios son que la temperatura tanto de la olla y el destilado aumentará lentamente desde el valor inicial a un valor que se aproxima al punto de ebullición y la composición del componente menos volátil. Si estamos interesados en la separación de nuestra mezcla en sus componentes, nos queda la tarea de decidir cuánto material se acumule en cada receptor y el número de receptores de usar. Obviamente, esto dependerá de la calidad de la separación que estamos interesados en la realización. Por lo general, los más receptores que utilizamos, la menor cantidad de material que tendrán en cada uno. Es posible combinar las fracciones que difieren muy poco en la composición, pero esto nos obliga a analizar cada mezcla. Si bien es posible hacer esto, en general, que realmente queremos terminar con tres receptores, uno de cada dos enriquecido en los componentes de nuestra mezcla y una tercera que contiene una composición próxima a la composición inicial. Es difícil de describir cuánto material se acumule en cada receptor ya que el volumen recogido dependerá de las diferencias en los puntos de ebullición de los componentes. Como regla general, el receptor debe cambiar para cada cambio de 10 ° C en el punto de ebullición. Cada fracción recogida se puede analizar y los que tienen composiciones similares a la composición inicial se puede combinar. Las principales fracciones recogidas a continuación, se pueden fraccionar una segunda vez si es necesario.



Destilación Fraccionada.

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado para separar mezclas de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea principalmente cuando es necesario separar compuestos de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos. Acabamos de ver que a partir de una composición de 1: 1, ciclo hexano: metil ciclo hexano, la composición del vapor fue enriquecida en el componente más volátil. Supongamos que para recoger y condensar el vapor y


luego permitir que el líquido resultante alcance el equilibrio con su vapor. Vamos a llamar a este líquido, líquido 2. Las propiedades del líquido 2 serán diferentes de la composición original de dos maneras. En primer lugar, ya que la composición de líquido 2 es mayor en ciclo hexano que el inicial; la temperatura a la cual el líquido hervirá 2 será menor que antes (lo que es el punto de ebullición aproximado de una mezcla 1,8 / 1 de ciclo hexano / metil ciclo hexano? Además, la composición del vapor, vapor 2, en equilibrio con el líquido 2 de nuevo se verá enriquecida en el componente más volátil. Esto es exactamente lo que ocurrió en la primera de equilibrado (primer plato teórico) y este proceso se repite con cada nuevo equilibrio. Si este proceso se repite muchas veces, el vapor se aproximará a la composición del componente más volátil, en este caso ciclo hexano puro, y el líquido en el bote comenzará a aproximarse a la composición del componente menos volátil, metil ciclo hexano. A fin de que esta destilación tenga éxito, es importante para permitir que el líquido condensado que está enriquecido en el componente menos volátil en relación con su vapor, para volver a la olla. En una destilación fraccionada, la mejor separación se consigue cuando el sistema se mantiene lo más cerca del equilibrio como sea posible. Esto significa que el ciclo hexano se debe quitar de la aparato de destilación muy lentamente. La mayoría de aparatos de destilación fraccionada se diseña de una manera tal que permita el control de la cantidad de destilado que se elimina del sistema. Inicialmente el aparato está configurado para reflujo total, (es decir, todo el destilado se devuelve de nuevo al sistema). Una vez que el sistema de destilación alcanza el equilibrio, una relación de reflujo para el despegue de aproximadamente 100: 1 se utiliza a menudo (aproximadamente 1 de cada 100 gotas alcanzan el condensador se recoge en el receptor). Una columna que permite múltiples equilibra iones se llama una columna de fraccionamiento y el proceso se llama destilación fraccionada. Un ejemplo de una columna de fraccionamiento se muestra en la Figura 4. Cada plato teórico es fácil de visualizar en esta columna. La columna contiene un total de 4 platos teóricos y que incluye la primera de equilibrio entre la olla y la cámara 1 cuentas por un total de 5 de la olla al receptor. Como era de esperar, un problema con esta columna es la cantidad de líquido que es retenida por la


columna. Muchos otros diseños de columnas han sido desarrollados que ofrecen las ventajas de múltiples platos teóricos con baja retención de solvente. Columnas de banda giratoria típicos usados a menudo en los laboratorios de investigación ofrecen capacidades de fraccionamiento en los miles de platos teóricos con la retención de soluto de menos de un ml.

Figura 4: Columnas de destilación comerciales tienen una columna de fraccionamiento que contiene cuatro cámaras, cada una con una abertura central en la cámara directamente encima

El vapor que entra en la primera cámara se enfría ligeramente y se condensa, llenando la cámara inferior con el líquido. En el equilibrio, todas las cámaras se llenan de destilado. Una parte del líquido condensado en la primera cámara se le permite volver a la olla. El líquido restante se volatiliza y viajar hasta la columna de condensación en la segunda cámara y así sucesivamente. Como se discute en el texto, la composición del vapor en cada equilibrarían está enriquecida en el componente más volátil. El calor necesario para volatilizar el líquido en cada cámara se obtiene del calor de los vapores de condensación en sustitución del líquido que ha sido eliminado. La camisa de vacío que rodea a la columna asegura un mínimo de pérdida de calor y ha sido diseñado para las refinerías de gasolina que son múltiples pisos de altura y son capaces de separar compuestos con puntos que difieren por sólo unos pocos grados de ebullición. Además de realizar una destilación fraccionada a una atmósfera de presión, también es posible llevar a cabo destilación fraccionada a otras presiones. Esto se evita a menudo cuando sea posible debido a la mayor dificultad y el gasto en el mantenimiento de la fuga en el sistema de vacío.




Destilación Al Vapor.

La concentración y el aislamiento de un aceite esencial de un producto natural han tenido un impacto dramático en el desarrollo de la m edicina y la química de los alimentos. La capacidad de caracterizar la estructura del ingrediente activo a partir de un producto natural ha permitido la síntesis de este material de otros productos químicos, lo que resulta en unas fuentes fiables y a menudo más barato del aceite esencial. El proceso usado a menudo en este aislamiento se denomina destilación de vapor. La destilación al vapor es una técnica importante

que

tiene

aplicaciones

comerciales

significativas.

Muchos

compuestos, tanto sólidos como líquidos, se separan a partir de mezclas complejas de lo contrario mediante el aprovechamiento de su volatilidad en vapor. Un compuesto debe satisfacer tres condiciones que ha de separarse con éxito por destilación al vapor. Debe ser estable y relativamente insoluble en agua hirviendo, y debe tener una presión de vapor en el agua que es del orden de 1 kPa (0,01) ambiente hirviendo. Si dos o más compuestos cumplen estas tres condiciones, que por lo general no se separan el uno del otro, pero se separa de todo lo demás. Tanto líquidos como sólidos pueden destilarse por vapor.

Figura 5: Aparato para la destilación al vapor .




Destilación molecular centrifuga.

Si una columna larga que contiene una mezcla de gases se cierra herméticamente y se coloca en posición vertical, se produce una separación parcial de los gases como resultado de la gravedad. En una centrifugadora de alta velocidad, o en un instrumento llamado vórtice, las fuerzas que separan los componentes más ligeros de los más pesados son miles de veces mayores que las de la gravedad, haciendo la separación más eficaz. Por ejemplo, la separación del hexafluoruro de uranio gaseoso, UF6, en moléculas que contienen dos isótopos diferentes del uranio, uranio 235 y uranio 238, puede ser llevada a cabo por medio de la destilación molecular centrífuga. La destilación molecular centrifuga es una técnica de depuración que tiene una amplia utilización en la industria química, procesamiento de alimentos, productos farmacéuticos y las industrias del petróleo, así como la industria de productos químicos especiales.

Figura 6: Equipo de destilación molecular centrifuga.




Destilación Extractiva.

La destilación extractiva es una técnica utilizada para separar mezclas binarias azeotrópica, en la que se adiciona un agente de separación o solvente, cuya característica principal es que no presenta la formación de azeótropo con ninguno de los componentes de la mezcla a separar. El solvente altera de manera conveniente las volatilidades relativas de los componentes de la mezcla, por tal razón debe tener baja volatilidad para asegurar su permanencia en la fase líquida, además, para garantizar el contacto con la mezcla a lo largo de toda la columna debe tener un punto de ebullición superior al de los componentes a separar y se debe adicionar en una de las etapas cercanas al condensador, por encima de la etapa de mezcla azeotrópica. La configuración típica para un proceso de destilación extractiva es mostrado en la Figura 6., en la cual se separan metil ciclohexano y tolueno. Estos dos componentes no forman un azeotropo, pero su volatilidad relativa es menos que 1,01 a bajas composiciones de tolueno. La volatilidad relativa de metil ciclohexano a tolueno es aumentada por la adición de un solvente. Esto permite la separación de estos dos componentes en menores etapas que las requeridas en destilación simple. El solvente elegido es menos volátil que cualquiera de los dos componentes y, en razón a mantener una alta concentración de solvente a lo largo de toda la columna, debe introducirse a la columna de destilación extractiva por encima del plato de alimentación.

Figura 7: Diagrama de flujo simplificado para proceso de destilación extractiva para separar tolueno y metil ciclo hexano.


Figura 8: Destilación destructiva



Destilación destructiva.

Cuando

se

calienta

una

sustancia

a

una

temperatura

elevada,

descomponiéndose en varios productos valiosos, y esos productos se separan por fraccionamiento en la misma operación, el proceso se llama destilación destructiva. Las aplicaciones más importantes de este proceso son la destilación destructiva del carbón para el coque, el alquitrán, el gas y el amoníaco, y la destilación destructiva de la madera para el carbón de leña, el ácido etanoico, la propanona y el metanol. Este último proceso ha sido ampliamente desplazado por procedimientos sintéticos para fabricar distintos subproductos. El craqueo del petróleo es similar a la destilación destructiva. La destilación destructiva o seca se utiliza para convertir materiales en bruto, por ejemplo, derivados de la madera, en productos químicos útiles. Los procesos típicos de destilación, como la desalinización, sólo llevan a cabo la separación física de los componentes. En cambio, la destilación destructiva es una transformación química; los productos finales (metanol, carbón de leña) no pueden ser reconvertidos en madera.




Destilación por cambio de presión.

Este método de destilación puede ser usado para la separación de mezclas azeotropicas y se basa en el principio similar de la destilación al vacío, esto es debido a la manipulación de puntos de ebullición por el cambio de presión de la atmósfera a la cual una solución es expuesta. Puede ser usada sobre la destilación pura al vacío de un azeótropo si aquella solución, por ejemplo, tuviera un punto de licuefacción tan bajo en la presión requerida para romper el azeótropo que el equipo es incapaz de proveerlo, permitiendo al producto fluir por la corriente externa del condensador en una fuente de vacío. Aquí, en lugar de manipular solamente un punto de ebullición, uno o más son cambiados, uno tras otro; con el número de cambios de presión está determinado por el número de componentes en la solución de alimentación que se consideran contaminantes. Esto podría ser beneficioso para una purificación ya que es probable crear menos exigencias térmicas. Simplemente, en vez del cambio de presión por destilación en una sola dirección en un intento de romper el azeótropo en un solo paso, la ruptura es llevada a cabo en dos o más pasos con el cambio de la presión en dos direcciones para crear una línea de operaciones centrada alrededor de temperaturas más accesibles; quizás llendo de una presión negativa a la atmosférica o a una presión positiva. En esencia, la destilación por cambio de presión es un intento por reducir la extrema dispersión de las condiciones de la manipulación de carga a través de los equipos de generación de la destilación medio ambiente. Si la alimentación continua es utilizada, o las presiones requeridas de destilación son bastante grandes para garantizar el diseño especializado, cada paso puede requerir una columna de separación. Si sólo un lote es requerido la misma columna puede funcionar bajo todas las presiones requeridas, esta columna alcanza la presión con el vapor que se genera y es vaciado después de la primera destilación, el primer destilado vuelve al inicio y la destilación es controlada de nuevo en las segundas condiciones de presión, etcétera. La selección de cada componente del destilado debe cruzarse hasta que pueda basarse en la energía requerida para evaporarlo de la solución de alimentación.




Destilación por membranas.

Destilación por membranas, esta es una técnica por membrana* que involucra transporte de vapor de agua a través de los poros de una membrana hidrofóbica debido a la fuerza que ejerce la presión de vapor provista por la temperatura y/o la diferencia de concentración del soluto a través de la membrana. En este método, las superficies de las membranas están en contacto directo con dos fases líquidas, una solución caliente y una fría. Como ha sido entendido, hay una diferencia de temperaturas pero el equilibrio térmico está bien establecido. Este método está basado en un flujo a contracorriente de un fluido con diferentes temperaturas. La corriente de entrada de agua de mar fría fluye a través de un condensador de paredes no permeables. Este sistema trabaja con un par de tubos, un condensador y un evaporador. Estos tubos están separados por un hueco de aire. La pared del evaporador está hecha de una membrana hidrofóbica. Las membranas recomendadas son aquellas con un 60-80% de porosidad y un tamaño de poro de 0.1-0.5x10-6 m. vapor de agua puro pasa a través de las membranas, mientras los sólidos (sales, minerales, etc.) se quedan del otro lado de la membrana. Como fue mencionado, la diferencia de temperaturas de los fluidos, generan una diferencia de presión de vapor, la cual, obliga al vapor para que pase a través de los poros de la membrana del tubo del evaporador y este se condensa en el hueco de aire, de esta forma el calor es parcialmente recuperado. Las membranas son las películas finas de material poroso que se pueden utilizar para varias separaciones químicas. Aunque muchas membranas se hacen de las películas del polímero, también pueden estar hechas de cerámica, de fibra de carbón, y de sustratos metálicos con poros. Los poros pueden medirse en dimensiones atómicas (< 10 angstrom) hasta 100+ micrones.


1.2. RELACIONES DE EQUILIBRIO LÍQUIDO-VAPOR. Si un recipiente cerrado, en el que previamente se ha hecho vacío, se llena parcialmente con una sustancia líquida A, ésta se evaporará parcialmente, (si está en cantidad suficiente para que el proceso no sea total), de modo que se alcanzará finalmente un estado de equilibrio en el que la presión reinante en el recipiente es la presión considerada,

de

vapor de la sustancia a la temperatura

. Existen tablas en las que se pueden encontrar directamente

las presiones de vapor de sustancias puras a diversas temperaturas. También puede

estimarse

mediante

Antoine:

fórmulas

empíricas,

como

la

de

estando tabulados los coeficientes A, B, y C

para muchas sustancias. Supóngase ahora un recipiente lleno de líquido A a una temperatura T0, de modo que una de sus paredes es móvil. Si la presión externa sobre ella es P ~(

y se le aporta calor, se aumentará la temperatura

del líquido y su presión de vapor, de modo que ambas presiones tienden a igualarse. Cuando eso sucede se formará la primera burbuja de vapor, es decir, comienza la ebullición. La temperatura a la cual se igualan ambas presiones es el punto de ebullición a la presión P. Si ésta es 1 atm tendremos el punto de ebullición normal. Si se sigue aportando calor, esta temperatura permanece constante entre tanto haya líquido, aumentando de nuevo cuando toda la sustancia esté en fase gaseosa. Consideremos ahora una mezcla ideal de dos sustancias en fase líquida, A y B. Eso quiere decir, entre otras cosas que: a) la interacción de moléculas de A con moléculas de B es idéntica a la que se da entre las moléculas de A o entre las de B; b) el volumen de mezcla es la suma de los volúmenes de A y B por separado; c) el calor de mezcla es nulo; d) el equilibrio líquido-vapor obedece la ley de Raoult.




La ley de Raoult.

Establece que, en el equilibrio, la presión parcial de una sustancia es igual a su presión de vapor por la fracción molar en la fase líquida, es decir: , y también

.

Si se introduce una mezcla de A y B en un recipiente en el que se ha hecho el vacío y en el que se mantiene una temperatura constante, se vaporizarán A y B hasta alcanzar un estado de equilibrio en el que la presión reinante será la presión total de vapor de la mezcla, P, que de acuerdo con la ley de Raoult, tendrá el valor:

Siendo X A la composición de la fase líquida en el equilibrio, diferente de la composición inicial de la mezcla. La presión total es menor que de vapor del más volátil, y mayor que

, la presión

, la presión de vapor del componente

pesado. La figura 9 muestra el diagrama de equilibrio a una temperatura T constante.

Figura 9. Equilibrio L-V a T cte. Mezclas ideales


Figura 10. Equilibrio L-V a P cte. Mezclas ideales.

Considérese de nuevo una cámara con la tapa desplazable en la que se mantiene una presión P constante. Supóngase que está llena de una mezcla de A y B, de composición X A0. Al aportar calor se irá elevando la temperatura y se llegará un momento en el que la presión de vapor de la mezcla iguale a P. A esta temperatura se llama punto de burbuja a P, y a ella se forma la primera burbuja de vapor. La composición del vapor, según la ley de Dalton, será:

Si A es el componente más volátil, es claro que

es mayor que P y

consecuentemente, Y A es mayor que X A,0. Se dice que el vapor está enriquecido en el componente más volátil, si bien es obvio que ello no implica que Y A sea mayor que YB. Para el componente pesado se cumple que YB es menor que XB,0. Si se sigue aportando calor, la temperatura no se mantiene constante, sino que va aumentando; ello se debe a que el líquido se va empobreciendo en componente volátil, por lo que, para alcanzar la presión total, tendrá que


aumentar

y

, El calor aportado no solo se invierte en vaporizar, sino

también en elevar la temperatura de ambas fases. Finalmente, llega un momento en el que queda una última gota de mezcla; esta mezcla estará en equilibrio con un vapor cuya composición, será, obviamente, igual a la de la mezcla líquida de partida; por tanto, aplicando la ley de Raoult se puede escribir:

Siendo Y A = X A,0. Resolviendo este sistema de ecuaciones se obtiene T R, la llamada temperatura de rocío, y X A, la composición de la última gota de la mezcla, la más pobre en el componente más volátil, A. Conviene aclarar que TR también es la temperatura a la cual se produciría la primera gota de líquido a partir de una mezcla de vapores de A y B de composición Y A = X A,0; de ahí el nombre de temperatura de rocío. La figura 10 recoge el diagrama de equilibrio de fases a presión constante para este tipo de mezclas. Ahora bien, no todas las mezclas se comportan de este modo. Así, por ejemplo, la mezcla etanol-agua no es ideal, no cumple la ley de Raoult. Las desviaciones respecto a esta ley pueden ser positivas o negativas, según que la presión parcial de cada componente sea superior o inferior a la obtenida por la mencionada ley.

Figura 11. Desviaciones positivas.

Figura 12. Desviaciones negativas


En el entorno de A puro, esto es para

se cumple la ley de Raoult para A

aunque la mezcla sea no ideal. En ese mismo rango

se satisface la ley

de Henry para B: PB = HB . XB, donde HB es la constante de Henry, que sólo depende de la temperatura. Si las desviaciones son más acusadas, pueden llegar a formarse "azeótropos", es decir, mezclas de dos componentes que hierven como si fuese una sustancia pura, con un punto de ebullición constante y originando un vapor de igual composición que la mezcla líquida de partida. Es evidente, que para estas mezclas no puede conseguirse ninguna separación mediante el empleo de la destilación.

Figura 13. Curvas de equilibrio.


Si los líquidos son inmiscibles, sus moléculas no interaccionan entre sí y se vaporizan y condensan de forma independiente; se puede decir, a todos los efectos, que la mezcla se comporta como si hubiera un tabique de separación entre los líquidos A y B y compartieran un espacio común para los vapores. En el equilibrio, cada componente se comporta como una sustancia pura; en consecuencia, la presión parcial de equilibrio será igual a la presión de vapor para cada componente. Si se introducen dos de estos líquidos en un recipiente en el que se ha hecho el vacío, se mantiene una temperatura constante, y se agita para evitar la decantación de uno de los componentes, ambos pasarán al estado de vapor hasta alcanzar un estado de equilibrio en el que la presión total será la suma de las presiones parciales de vapor de los componentes puros, mientras existan ambos en estado líquido, no importando las cantidades presentes de uno u otro: (13.4)

Si se introducen ambos en un recipiente con un émbolo, a presión constante, y se aporta calor partiendo de una temperatura baja, ésta aumentará produciéndose la primera burbuja de vapor cuando P =

,

siendo TB la temperatura de ebullición. La composición de esa burbuja de vapor es:

,y Esto significa que pueden obtenerse vapores de A y B a una temperatura inferior a la de sus puntos de ebullición respectivos: T B ~( TB,A y TB ~( TB,B). Si se sigue aportando calor, la temperatura y la composición del vapor permanecen constantes mientras haya A y B líquidos. Cuando se acabe uno de los dos, la temperatura aumenta de nuevo, hasta que todo pasa, finalmente, a estado de vapor.


1.3. DESTILACIÓN DE EQUILIBRIO O REPENTINA.



Introducción a los métodos de destilación. La destilación se puede llevar

ha cabo en la práctica por medio de cualquiera de dos métodos principales. El primer método consiste en la producción de un vapor por ebullición de la mezcla líquida que se va a separar en una sola etapa, para recuperar y condensar los vapores. En este método no se permite que el líquido regrese al destilador de una sola etapa y se ponga en contacto con los vapores que se desprenden. El segundo método implica el retorno de una porción del condensado al destilador. Los vapores se desprenden a través de una serie de etapas o platos, y parte del condensado fluye hacia abajo a través de la serie de etapas o platos a contracorriente con respecto a los vapores. Este segundo método se llama destilación fraccionada, destilación con reflujo o rectificación. Existen tres tipos importantes de destilación que se verifican en una sola etapa o en un solo destilador y que no incluyen rectificación. El primero es la destilación en equilibrio o instantánea, el segundo es la destilación simple por lotes o diferencial, y el tercero es la destilación simple con arrastre de vapor. 

Destilación de equilibrio o instantánea. En este proceso, que se verifica

en una sola etapa, la mezcla líquida se vaporiza parcialmente. Se permite que el vapor establezca un equilibrio con el líquido, y entonces se separan las fases de vapor y de líquido. Esto se puede hacer por lotes o en régimen continuo. En la figura 14 se muestra la vaporización parcial de la mezcla binaria de los componentes A y B que fluyen en un calentador a velocidad F mol/h. La mezcla alcanza su equilibrio y entonces se separa. La composición de F es XF fracción mol de A. El balance total de material con respecto al componente A es el siguiente: FxF= Vy+Lx

(1)

Puesto que L = F - V, la ecuación (1) se transforma en FxF= Vy + (F- V)x

(2)


Figura 14. Destilación en equilibrio o Instantánea.

Por lo general, los valores de moles por hora de alimentación F, moles por hora de vapor V y moles por hora de L se conocen o pueden establecer. Por consiguiente, en la ecuación (2) hay dos incógnitas: x y y. La otra relación que se requiere para resolver la ecuación (2) es la línea de equilibrio. Un método conveniente consiste en graficar la ecuación (2) en el diagrama de equilibrio xy. La intersección de la ecuación y la línea de equilibrio dan la solución deseada.

1.4. DESTILACIÓN SIMPLE POR LOTES.

En este tipo de destilación, primero se introduce líquido en un recipiente de calentamiento. La carga líquida se hierve lentamente y los vapores se extraen con la misma rapidez con que se forman, enviándolos a un condensador donde se recolecta el vapor condensado (destilado). La primera porción de vapor condensado es más rica en el componente más volátil A. A medida que se procede con la vaporización, el producto vaporizado es más pobre en A. En la figura 15 se muestra un destilador simple. La operación se inicia introduciendo en el destilador una carga de LI moles de componentes A y B con una composición x1 fracción mol de A. En un momento dado, habrá L moles de líquido remanentes en el destilador con una composición x y la composición del vapor que se desprende en equilibrio es y. Se ha vaporizado entonces una cantidad diferencial dL. La composición del recipiente varía con el tiempo. Para determinar la ecuación de este proceso, se supone que se vaporiza una


cantidad pequeña dL. La composición del líquido varía de x a x - dx y la cantidad de líquido de L a L - dL. Se hace un balance de materiales con respecto a A, donde la cantidad original = cantidad remanente en el líquido + cantidad de vapor. XL =(x-dx)(L-dL)+ydL

(3)

Efectuando la multiplicación del lado derecho, xL=xL-xdL-Ldx+dxdL+ydL (4) Despreciando el término dx dL y reordenando,

    

5

Figura 15. Destilación simple por lotes.

    1 ∫      ∫     

6


Donde L1 son los moles originales cargados, L2 son los moles remanentes en el destilador, x1 es la composición original y x2 es la composición final del líquido. La integración de la ecuación (6) se puede llevar a cabo por medios gráficos, graficando l/O, - x) en función de x y determinando el área bajo la curva entre x1 y x2. La curva de equilibrio proporciona la relacion entre y y x. A la ecuación (6) se le llama ecuación de Rayleigh. La composición promedio del total de material destilado, Yprom, se obtiene por medio de un balance de materias:

L1 x1 = L2 x2 + (L1- L2) Yprom.

1.5. DESTILACIÓN SIMPLE POR ARRASTRE DE VAPOR.

Figura 16. Arrastre de vapor.

Los líquidos con alto punto de ebullición no se pueden purificar por destilación a presión atmosférica, puesto que los componentes de la mezcla líquida podrían descomponerse a las temperaturas elevadas que se requieren. Con


frecuencia, las sustancias de alto punto de ebullición son casi insolubles en agua; entonces, se logra una separación a temperatura más baja por medio de

, método que se usa con bastante una destilación simple con arrastre de vapor frecuencia para separar un componente de alto punto de ebullición de cantidades pequeñas de impurezas no volátiles. Si se hierve una capa de agua líquida (A) y un componente inmiscible de alto punto de ebullición (B) como el hidrocarburo, a 101.3 kPa abs de presión, entonces, de acuerdo con la regla de las fases, la ecuación para tres fases y dos componentes es:

  2  3  2  1   . Por consiguiente, si la presión total es fija, el sistema también lo es. Puesto que hay dos fases líquidas, cada una de ellas desarrollará su propia presión de vapor a la temperatura prevaleciente y no puede ser influida por la presencia de la otra. Cuando la suma de las dos presiones de vapor individuales es igual a la presión total, la mezcla hierve y;

    Donde:

: es la presión de vapor de agua pura A y  es la presión de vapor de B puro. Entonces, la composición del vapor es:

 

  

Mientras estén presentes las dos fases líquidas, la mezcla hervirá a la misma temperatura, produciendo un vapor de composición constante

.

La

temperatura se determina mediante las curvas de presión de vapor de A y B puros. En la destilación con arrastre de vapor, mientras haya agua líquida presente, el componente B de alto punto de ebullición se vaporizará a temperatura muy inferior a su punto de ebullición normal sin usar vacío. Los vapores de agua (A) y el componente (B) de alto punto de ebullición se suelen recolectar en un


condensador y las dos fases líquidas inmiscibles resultantes se separan. Este método tiene la desventaja de requerir de grandes cantidades de calor para evaporar simultáneamente el agua y el compuesto de alto punto de ebullición. La relación entre moles de B destilado y moles de A destilado es:

     La destilación con arrastre de vapor se emplea algunas veces en la industria alimenticia para eliminar contaminantes y sabores de grasas y aceites comestibles. En muchos casos se emplea vacío en vez de destilación por arrastre de vapor para purificar materiales de alto punto de ebullición. La presión total es bastante baja, por lo que la presión de vapor del sistema iguala a la presión total a temperaturas relativamente bajas. Van Winkle dedujo ecuaciones para la destilación por arrastre de vapor en la cual hay una considerable cantidad de componente no volátil junto con el componente de alto punto de ebullición. Esto implica un sistema de tres componentes. También considera otros casos para la destilación por arrastre de vapor binaria en lotes, de multicomponentes, en lotes y continua.



Ley de Dalton.

Los vapores saturados de los líquidos inmiscibles sigue la Ley de Dalton sobre las presiones parciales, que dice que: cuando dos o más gases o vapores, que no reaccionan entre sí, se mezclan a temperatura constante, cada gas ejerce la misma presión que si estuviera solo y la suma de las presiones de cada uno, es igual a la presión total del sistema. Su expresión matemática es la siguiente:

  1  2   Al destilar una mezcla de dos líquidos inmiscibles, su punto de ebullición será la temperatura a la cual la suma de las presiones de vapor es igual a la atmosférica.

Esta

temperatura

será

inferior

al

punto

de

ebullición


del componente más volátil. Si uno de los líquidos es agua (destilación por arrastre con vapor de agua) y si se trabaja a la presión atmosférica, se podrá separar un componente de mayor punto de ebullición que el agua a una temperatura inferior a 100ºC. Esto es muy importante cuando el

compuesto se descompone a su

temperatura de ebullición o cerca de ella. En general, esta técnica se utiliza cuando los compuestos cumplen con las condiciones de ser volátiles, inmiscibles en agua, tener presión de vapor baja y punto de ebullición alto. 

Aceites esenciales.

La destilación por arrastre con vapor también se emplea con frecuencia para separar aceites esenciales de tejidos vegetales. Los aceites esenciales son mezclas

complejas

de

hidrocarburos,

terpenos,

alcoholes,

compuestos carbonílicos, aldehídos aromáticos y fenoles y se encuentran en hojas, cáscaras o semillas de algunas plantas. En

el

vegetal,

los

aceites

esenciales

están

almacenados

en

glándulas, conductos, sacos, o simplemente reservorios dentro del vegetal, por lo que es conveniente desmenuzar el material para exponer esos reservorios a la acción del vapor de agua. Los aceites esenciales son productos naturales aplicados en diferentes industrias, como son la farmacéutica, alimenticia, en perfumería, entre otros usos. Actualmente, se constituyen en productos alternativos para la elaboración de biopesticidas o bioherbicidas La obtención de los aceites esenciales es realizada comúnmente por la tecnología llamada

de destilación por

arrastre con vapor,

en sus

diferentes modalidades. Aunque la pureza y el rendimiento del aceite esencial dependerán de la técnica que se utilice para el aislamiento.


1.6. DESTILACIÓN POR RECTIFICACIÓN DE MEZCLAS BINARIAS.

Figura 17. Proceso de equilibrio de una sola etapa.

La rectificación (fraccionada) o destilación por etapas con reflujo se puede considerar desde un punto de vista simplificado como un proceso en el cual se lleva a cabo una serie de etapas de vaporización instantánea, de manera que los productos gaseosos y líquidos de cada etapa fluyen a contracorriente. El líquido de una etapa se conduce o fluye a la etapa inferior y el vapor de una etapa fluye hacia arriba, a la etapa superior. Por consiguiente, en cada etapa entra una corriente de vapor Y y una corriente líquida L , que se mezclan y alcanzan su equilibrio, y de dicha etapa sale una corriente de vapor y una corriente de líquido en equilibrio. El diagrama de flujo de este sistema se muestra en la figura 17 para una etapa simple. Para el contacto a contracorriente por etapas múltiples de la figura 18, se obtuvo la ecuación de balance de materias o ecuación de la línea de operación;

    0 0  ¨ +  +  + que relaciona las concentraciones de las corrientes de vapor y de líquido que se ponen en contacto en cada etapa. En una columna de destilación, las etapas (a las que se llama casquetes de burbujeo o platos) de una torre de destilación están distribuidas verticalmente, como se muestra de manera esquemática en la figura 19.


Figura 18. Procesos de etapas múltiples a contra corriente.

La alimentación entra a la columna de la figura 19 aproximadamente en la zona media de la misma. Si la alimentación es líquida, fluirá hacia abajo, aun casquete de burbujeo o etapa. El vapor entra al plato y burbujea a través del líquido a medida que éste fluye hacia abajo, El vapor y el líquido que salen del plato están esencialmente en equilibrio. El vapor continúa hacia arriba pasando a la siguiente etapa o plato, donde nuevamente se pone en contacto con el líquido que fluye hacia abajo. En este caso, la concentración del componente más volátil (el componente A de punto de ebullición más bajo) va aumentando en el vapor de una etapa a la superior siguiente y disminuye el líquido de una etapa a la inferior siguiente. El vapor final que sale por la parte de arriba se envía a un condensador y se extrae una porción del producto líquido (destilado), que contiene una alta concentración de A. El líquido remanente en el condensador regresa (refluja) al plato superior. El líquido que sale por el plato inferior entra a un hervidor, donde se vaporiza parcialmente, y el líquido remanente, que es pobre en A o rico en B , se extrae como producto líquido. El vapor del hervidor regresa a la etapa o plato inferior. En la torre de la figura 19 sólo se muestran tres platos, pero en muchos casos, el número de platos es mayor. En el plato de burbujeo, el vapor penetra a través de una abertura y burbujea en el líquido para producir un contacto íntimo entre el líquido y el vapor en el plato. En el plato teórico, el vapor y el líquido que salen del mismo están en equilibrio. El hervidor se puede considerar como una etapa o plato teórico.


Figura 19. Flujo del proceso para una torre fraccionadora que contiene artesas o platos con casquete de burbujeo.

1.6.1. MÉTODO DE MC CABE – THIELE. Fundamento. McCabe y Thiele han desarrollado un método matemático gráfico para determinar el número de platos teóricos necesarios para la separación de una mezcla binaria de A y B. Este método emplea balance de materia con respecto a ciertas partes de la columna, produciendo líneas de operación y la curva de equilibrio y-x para el sistema. El supuesto principal consiste en que debe haber un derrame equimolar a través de la columna, entre la entrada de alimentación


al plato superior y la entrada de alimentación al plato inferior. Las corrientes de líquido y vapor entran a un plato, establecen su equilibrio y salen del mismo.

Figura 20.

Realizamos un balance de materia total en el plato “n” lo cual resulta:

Vn+1 + Ln 1 = Vn + Ln −

En este plato “n” un balance de componente respecto a A (más volátil) da:

Vn +1. yn +1 + Ln 1. xn 1 = Vn .yn + Ln .xn −

−

Determinación de las líneas de operación. 

Sección de enriquecimiento.

Esta

figura

nos

muestra

una

columna

de

destilación continuacon alimentación F en un punto intermedio, un producto destilado D que sale por la parte superior y un producto líquido W que sale por la parte inferior; la columna opera en estado estacionario. Realizamos un balance total de materia en la columna, F = D + W Y un balance global para el componente A, F.xF = D.xD + W.xW. Figura 21. Columna de destilación.


Figura 22. Sección de enriquecimiento.

En la figura 22 observamos como el vapor que abandona al plato superior V1 de composición y1 pasa al condensador, donde el líquido condensado obtenido está a su punto de ebullición. La corriente de reflujo L0 y el destilado D poseen la misma composición, por lo que y1 = xD. Puesto que hemos supuesto un derrame equimolar, las cantidades de líquido y vapor a lo largo de esta sección se mantendrán constantes: L1 = L2 = Ln y V1 = V2 = Vn = Vn+1. En esta sección (dentro de la línea punteada) un balance de materia total, Vn+1 = Ln + D. Y un balance de materia respecto al componente A. Vn+1.yn+1 = Ln.xn + D.xD. Cuando despejamos la fracción molar del vapor yn+1, obtenemos la línea de operación de la sección de enriquecimiento (LOE),


Puesto que suponemos flujo equimolar, Lm = LN y Vm+1 = VN. La pendiente de la LOA es Lm/Vm+1.

Cuando x = 0:

Cuando y = x: x = xW.

Determinamos las etapas teóricas empezando en xW y escalonando el primer plato hasta xN. Entonces, yW es la composición del vapor que pasa por el líquido xN. Procedemos de manera similar con el resto de los platos teóricos que se escalonan hacia arriba de la columna en la sección de enriquecimiento hasta llegar al plato de alimentación.



Condiciones de alimentación.

Las condiciones de la corriente de alimentación F que entra a la columna nos determina la relación entre el vapor Vm en la sección de agotamiento y el vapor Vn en la sección de enriquecimiento, de igual manera entre los líquidos Lm y Ln. Para los cálculos, las condiciones de alimentación se presentan con la cantidad “q”, que se define como el calor necesario para vaporizar 1 mol alimentado a las condiciones de entrada, entre el calor latente molar de vaporización de la alimentación. En términos de entalpía la ecuación de que la podemos escribir:

  ℎℎ Donde: HV: entalpía de alimentación al punto de rocío. hF: entalpía de alimentación en condiciones de entrada. hL: entalpía de alimentación al punto de burbuja.


1.6.2. MÉTODO DE PONCHON-SAVARIT. El método grafico de Ponchon y Savarit, es un método grafico riguroso que combina tanto los balances de materia como los balances entálpicos, y que podrá ser aplicable a cualquier sistema binario a separar, sin que se tenga restricción alguna.

Generalmente los métodos gráficos se han utilizado para la resolución de problemas en sistemas binarios, aunque también se han desarrollado procedimientos gráficos para sistemas ternarios, como el de Torres-Marchal, e incluso para sistemas multicomponentes. Mientras que en el método gráfico de McCabe-Thièle se realizan ciertas simplificaciones (calores latentes molares de vaporización independientes de la composición y calores de mezcla despreciables), el método gráfico de Ponchon y Savarit relaciona de una manera rigurosa todas las variables que intervienen en el cálculo de una columna de rectificación, teniendo en cuenta las variaciones de las entalpías en función de la composición, tanto del líquido como del vapor. Para la aplicación del método de Ponchon y Savarit a sistemas binarios se necesita el diagrama entalpía-composición de las mezclas, en un rango de temperaturas que abarque las mezclas formadas por ambas fases, líquido y vapor, a la presión de la destilación (que como primera aproximación, se supondrá constante a lo largo de toda la columna). En la Figura 23 se representa un diagrama de este tipo. La curva superior corresponde a la variación de la entalpía del vapor saturado frente a la composición, y separa en el diagrama las zonas correspondientes a vapor (V) y a líquido más vapor (L+V). Por su parte la curva inferior representa la variación de la entalpía del líquido saturado en función de la composición y delimita las regiones de líquido más vapor (L+V) y de líquido (L).

En el diagrama de la Figura 22 se ha representado también una recta de equilibrio o recta de reparto, que une los puntos a y b, que representan respectivamente dos fases en equilibrio (líquido y vapor). Así, el punto c de la


zona L+V se desdobla en dos fases cuyas composiciones y entalpías vendrán dadas por las coordenadas de los puntos a y b.

Figura 23. Diagrama de equilibrio entalpía-composición para un sistema binario.

Consideremos una columna de rectificación general, tal como la mostrada en la Figura 24. Esta columna consta de un condensador total y de una serie de zonas, dentro de cada una de las cuales los flujos netos de materia y entalpía son constantes, es decir, son zonas adiabáticas sin corrientes laterales de alimentación o extracción de materia o calor. Por encima de cada una de estas zonas, por ejemplo la k, se introduce una serie de alimentaciones representadas por

∑− =0  de composición zA(i,s) y entalpía HA(s). También

se considera la posibilidad de realizar una serie de extracciones de producto, representadas por

∑− =0  , de composición y entalpía zP (i,s) y HP (s)

respectivamente,

aportes

de

calor

(intercalderas)

representados

por

∑− =0 y eliminaciones de calor (intercondensadores) representados por ∑− =0  . En todos los casos, i hace referencia al componente, k a un sector o zona concreto y s hace referencia a las zonas anteriores a la k (por lo que puede tomar los valores de 0 a k-1). En la Figura 24 se ha representado explícitamente la zona k.


Figura 94: Esquema de una columna de rectificación general.

En el método de Ponchon-Savarit se comienza el cálculo a partir de la composición del vapor que sale del primer piso de la columna (empezando a contar desde la cabeza) y se va alternando: a) las relaciones de equilibrio, para relacionar el vapor que sale de un piso, V(j, k), con el líquido en equilibrio con él, que sale del mismo piso, L(j, k), b) los balances de materia y entalpía entre cada piso y la cabeza de la columna (entorno similar al marcado con trazo discontinuo en la Figura 24) para relacionar las corrientes que se cruzan entre dos etapas consecutivas: L(j-1, k) y V(j, k). Por tanto, con objeto de relacionar la composición de una corriente de vapor con la del líquido que desciende del piso superior se realizará un balance de materia entre el piso j de una zona k y el condensador (línea punteada Figura 24).

−

−

−0

−0

 ,        1,     Donde V(j, k) es el caudal (másico o molar) del vapor que abandona el piso j de la zona k, L(j-1, k) es el caudal de líquido que abandona el piso j-1 de la zona k, y D es el caudal de destilado.


Un balance para el componente i de la mezcla proporciona:

−

 ,.,,    .., −0

−

   1,.,1,   . ,. −0

Reagrupando términos en:

−

−

−0

−0

 ,     1,        ∆ ∆(k) se denomina polo de la zona k y representa el caudal neto de materia en esa zona. La composición en cada uno de los componentes de esta corriente ficticia vendrá dada por:

La entalpía del polo D(k) , se representa por M(k) y se calcula efectuando un balance de entalpía entre el piso j de la zona k y el condensador:

Para un componente i cualquiera (el componente ligero en los sistemas binarios), las ecuaciones (4.3) y (4.5) dan lugar a:

 ,.,,    1,.,1,  ∆.,  ,. ,     1,.ℎ   1,  ∆. U N I D A D I D E S T I L A C I Ó N . 46 | 58

Reagrupando y ordenando apropiadamente obtenemos:

1,  ,, ,   ,   , ,1,   , ℎ   1,   Las ecuaciones representan las rectas operativas en un sector que cualquiera de una columna de rectificación, y son aplicables a cualquier piso, independientemente de la zona en la que esté situado dicho piso. En el diagrama entalpía-composición las rectas operativas unen los puntos (y(i, j, k), H(j, k)) que representan el vapor en equilibrio que sale del piso j con los puntos (x(i, j-1, k), h(j-1, k)), representativos del líquido que sale del piso j-1, y con el punto (d(i, k), M(k)), representativo del polo ∆(k). Esta deducción se ha realizado sin especificar la posición de la zona k y del piso j, por tanto es aplicable a cualquier piso y zona de la columna, siempre que los caudales netos de materia y entalpía se mantengan constantes en ese sector. Estas ecuaciones son completamente generales, sin embargo podrían deducirse otras totalmente análogas, realizando el balance entre el piso j y la caldera, aunque esto no es más que restar del balance global en toda la columna el que se ha realizado.

En el caso de que los caudales molares del líquido y vapor se puedan considerar constantes (L(j,k) = L(j-1,k) = ... = L(k) y V(j,k) = V(j-1,k) = ... = V(k)), las ecuaciones (4.8) se reducen a la siguiente forma:

  ,,  ,  ,1,  , Ecuación que representa la recta operativa del sector k en un diagrama x-y, y es la misma que se deduce aplicando el método aproximado de McCabeThièle. En este caso, evidentemente habrá sólo una recta operativa para cada zona de la columna ya que el cociente L(k)/V(k) se mantiene constante Para un sistema multicomponente, siendo c el número de componentes, la ec. (4.8) se podrá reescribir añadiendo c-1 términos, uno para cada componente del sistema, salvo uno. Las ecuaciones obtenidas son:


1,  1,, 1,  2,,2, , 1,1, 1, 2,1, 2, ,, ,   ,   ,1,  , ℎ   1,  Las ecuaciones describen las rectas operativas del sector k, en el hiperespacio de c dimensiones definido por la entalpía y por (c-1) fracciones molares o másicas.

1.7. DESTILACIÓN POR RECTIFICACIÓN DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES. En la industria, muchos de los procesos de destilación incluyen la separación de más de dos componentes. Los principios generales del diseño de las torres de destilación de multicomponentes son iguales en muchos aspectos a los que se describieron para los sistemas binarios. Se tiene un balance de masa para cada componente de la mezcla de multicomponentes. Los balances de entalpía o calor que se realizan son muy semejantes a los del caso binario. Los datos de equilibrio se usan para calcular los puntos de ebullición y de rocío, y también se utilizan los conceptos de reflujo mínimo y reflujo total como casos limitantes.

-

Número de torres de destilación necesarias. En la destilación binaria, una torre se usa para separar los dos componentes A y B en componentes relativamente puros, con A en el destilado y B en el residuo. Sin embargo, en una mezcla de multicomponentes de n componentes, serán necesarios n - 1 fraccionadores para la separación. Por ejemplo, para un sistema de tres componentes, A, B y C, donde A es el más volátil y C el menos volátil, se necesitan dos columnas, como se muestra en la figura 24. La alimentación de A, B y C se destila en la columna 1, y A y B se eliminan en el destilado y C en el residuo. Como la separación en esta columna se realiza entre B y C, el residuo que contiene C contendrá una pequeña cantidad de B y a menudo una cantidad despreciable de A (que se suele llamar componente


traza). La cantidad del componente traza A en los fondos con frecuencia se puede despreciar si las volatilidades relativas son razonablemente grandes. En la columna 2 se destila la alimentación de A y B; en el destilado, A contiene una pequeña cantidad del componente B y una cantidad mucho menor de C. El residuo que contiene B también estará contaminado con una pequeña cantidad de C y A. Como alternativa, la columna 1 se puede usar para eliminar el destilado de A, y B más C se alimentan a la columna 2 para la separación de B y C. -

Métodos de cálculo del diseño. En la destilación de multicomponentes, como en la binaria, se suponen etapas o platos ideales para los cálculos etapa por etapa. Usando los datos de equilibrio, los cálculos de equilibrio se emplean para obtener el punto de ebullición y la composición del vapor en equilibrio a partir del líquido, o el punto de rocío y dicha composición a partir de una composición dada del vapor. Estos cálculos de diseño de etapa por etapa implican cálculos de prueba y error, y generalmente se emplean computadoras digitales de alta velocidad para proporcionar soluciones rigurosas.

En un diseño, las condiciones de la alimentación generalmente se conocen o se especifican (temperatura, presión, composición, gasto). Por lo tanto, en la mayoría de los casos el procedimiento de cálculo procede según uno de dos métodos generales. En el primer método se especifica la separación deseada entre dos de los componentes y se calcula el número de platos teóricos para una razón determinada de reflujo. Es claro que con más de dos componentes en la alimentación no se conocerán las composiciones completas del destilado y del residuo, y se tendrán que usar procedimientos de prueba y error. En el segundo método se especifica o se supone el número de etapas en la sección enriquecedora y en la de separación, y la razón de reflujo, y se calcula la separación de los componentes suponiendo los flujos de líquido y de vapor y las temperaturas para el primer intento. Este enfoque se suele preferir para los cálculos en computadora (H2, Pl). En los procedimientos de prueba y error, el método de diseño de Geddes (Pl, Sl, Tl), que es un procedimiento confiable, se usa a menudo para calcular las composiciones resultantes del destilado y del residuo, así como las temperaturas y composiciones de los platos. En la


literatura están disponibles algunas combinaciones y variaciones de los rigurosos métodos de cálculo anteriores (H2, Pl, Sl) y no se consideraran más por el momento. Todas las variables del diseño de una columna de destilación están interrelacionadas, y sólo un pequeño número de ellas se puede establecer en el diseño. Para un análisis más detallado de la especificación de esas variables, véase Kwauk (K2). -

Métodos cortos de cálculo. En lo que resta de este capítulo se consideran los métodos cortos de cálculo para la solución aproximada de la destilación de multicomponentes. Estos métodos son muy útiles para estudiar un gran número de casos con gran rapidez para ayudar a orientar a diseñador, para determinar las condiciones óptimas aproximadas o para proporcionar información con respecto a los estimados de costos. Antes de estudiar estos métodos, se describen las relaciones de equilibrio y los métodos de cálculo de punto de burbuja, de punto de rocío y de vaporización instantánea para los sistemas de multicomponentes.

Figura24.separacion de un sistema ternario de A.B y C


1.7.1. MÉTODO DE FENSKE. Los métodos cortos son empleados para realizar un diseño aproximado de una torre de destilación. Estos métodos hacen suposiciones tales que simplifican de manera significativa el cálculo de los parámetros de la torre. Sin embargo, esto los vuelve menos exactos, aunque sus resultados son bastante aceptables, y su aplicación es conveniente si no se tiene un método riguroso programado o si no se dispone del tiempo para programarlo. El método Fenske-Underwood-Gilliland (FUG) está basado principalmente en cuatro ecuaciones, las cuales predicen los parámetros de la torre dando como datos la distribución de los componentes claves en el fondo y el domo de la torre, la relación de reflujo en la torre, el plato de alimentación y el perfil de presiones en la torre.

Las ecuaciones que integran el método FUG son las siguientes:

Ecuación de Fenske: calcula el número mínimo de etapas de equilibrio necesarias en la torre para lograr la separación deseada. Este número de etapas corresponde a un reflujo total en la torre. Para emplear esta ecuación deben Indicarse los componentes claves ligero (representado por i) y pesado (Representado por j) y su distribución en el primero (plato 1) y en el último plato (Plato N+1) de la torre (contados de abajo hacia arriba), así como la volatilidad relativa entre ambos compuestos, la cual se supone constante en toda la torre. Ecuación de Fenske.

  ,  .+ [( , )( ,+!)]   , U N I D A D I D E S T I L A C I Ó N . 51 | 58

La volatilidad relativa media en la columna entre los componentes clave ligero y pesado (αi,j) se calcula como la media geométrica de las volatilidades relativas entre los compuestos i y j en el primero y último plato de la columna, es decir:

αi,j = [(αi,j)N(αi,j)1]1/2

Al despejar la ecuación, se puede obtener la distribución de los componentes (i ) no claves en el destilado (d i) y en los fondos (bi ).

1.7.2. ECUACIÓN DE UNDERWOOD. Las ecuaciones de Underwood calculan el reflujo mínimo si se tiene una columna con etapas infinitas para lograr la separación. Como todos los componentes se encuentran presentes en la etapa de alimentación y se requieren varias etapas para reducir la composición de los componentes más pesados que el clave pesado, el pinch para estos componentes se encuentra unas etapas arriba que la etapa de alimentación. De forma similar, se requieren varias etapas para reducir la composición de los componentes más ligeros que el ligero, por lo que el pinch para estos componentes se localiza unas etapas abajo de la etapa de alimentación. En la figura 25 se pueden observar diversos casos de las distribuciones de los untos pinch en una columna de destilación.

Figura25 .Puntos pinch en columnas de destilación.


Como en el caso de la destilación binaria, la relación de reflujo mínimo R, es aquella que requerirá un número infinito de platos para la separación dada de los componentes fase. En la destilación binaria sólo ocurre un “punto pinch” en el cual el número de etapas se vuelve infinito, y esto suele ser el platillo de alimentación. En la destilación de multicomponentes ocurren dos puntos “pinch” o zonas de composición constante: uno en la sección por arriba del plato de alimentación y otro por debajo del mismo. El procedimiento riguroso plato por plato para calcular R, es por prueba y error y puede ser extremadamente tedioso si los cálculos se hacen a mano. El método corto de Underwood para calcular R, (Ul, U2) emplea valores a promedio constantes y también supone flujos constantes en ambas secciones de la torre. Este método brinda un valor razonablemente preciso. Las dos ecuaciones para determinar la relación de reflujo m ínimo son:

    1            1     Los valores de xiD para cada componente del destilado en la ecuación se supone que son los valores en el reflujo mínimo. Sin embargo, como una aproximación, se utilizan los valores obtenidos mediante la ecuación de reflujo total de Fenske. Como cada



 puede variar con la temperatura, el valor

promedio de que se usa en las ecuaciones precedentes se aproxima usando

 a la temperatura promedio de la parte superior y del fondo de la torre. Algunos (P 1, Sl) han usado el α promedio empleado en la ecuación de Fenske o el α a la temperatura de la alimentación que entra. Para despejar

, primero se obtiene el valor de 8 en la ecuación por prueba y

error. Este valor de 8 se encuentra entre el valor a de la fase ligera y el valor a


de la fase pesada, que es 1.0. Utilizando este valor de 8 en la ecuación, se obtiene directamente el valor de

,

Cuando aparecen componentes

distribuidos entre los componentes fase, se pueden usar los métodos modificados descritos por otros autores (Sl, T2, Vl).


CONCLUSIÓNES.

Conclusión1. Lo que se puede notar en esta unidad, es sin duda que la destilación es un método de separación donde hay mezcla de sustancias que son miscibles una en otra. Dentro de la industria este es un proceso que se ocupa en su gran mayoría, debido a que es muy útil en los procesos de purificación de algunos alimentos o de algunos alimentos que son de gran utilidad en la vida cotidiana. Se puede notar de igual manera que no solo es un tipo de destilación, sino que se derivan muchos en base a este proceso, por mencionar alguno podemos hablar de la destilación simple, destilación fraccionada que están dentro de los más conocidos, otro más es la destilación al vacío así como la destilación molecular, todos estos son de gran importancia para la industria, y para uno como estudiante es importante, ya que se obtuvieron los conocimientos necesarios para poder entender este tipo de separación de líquidos. José Efraín Ramos Linares.

Conclusión 2. Las destilación son operaciones utilizadas con frecuencia para poder purificar oh aislar diferente tipos de liquidas. Pudimos tomar en cuenta que para poder separar se basan en diferentes funciones como la temperatura, el punto de ebullición, la energía(calor por ejemplo ), la presión y la composición para poder llevar a cabo este tipo de proceso adicional de todas las diferente maquinarias que pueden hacer ese mismo proceso y otras para poder ver humidificación. Llegado a la conclusión, de que para realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades. Pensamos que es interesante realizar una mezcla, pero es tanto más importante tener claro cuales componentes se mezclan para que la hora de separar usemos la técnica más adecuada. Edwing Torres Estanislao.


Conclusión 3. Como conclusión a esta unidad puedo entender que la operación unitaria de destilación es un método para separar los componentes de una solución donde los compuestos líquidos son miscibles entre sí; y que esta depende mucho de la distribución de las sustancias entre una fase gaseosa y una líquida, y se aplica a los casos en que todos los componentes están presentes en las dos fases. El hablar de destilación involucra diferentes tipos de destilación como lo son la destilación de vacío, arrastre por vapor, flash entre otras; debido a las diferentes condiciones presentadas durante su proceso y que para poder hacer algunos cálculos del proceso o de las variables que difieren en los equipos utilizados encontramos métodos como los de MacCabe-Thiele, PonchonSavarit, Fenske y la ecuación de Underwood cada una aplicada según sea el tipo de destilación ya sea esta

por rectificación de mezclas binarias o

rectificación de mezclas multicomponentes. Flor Berenice Maldonado Pérez.

Conclusión 4. La destilación es un método de separación de mezclas, útil para purificar sustancias. Es un proceso 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. En este caso la destilación simple es importante para separar los componentes volátiles sin tener que recurrir a métodos más complicados. El objetivo principal de la destilación es separar una mezclas de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los componentes volátiles de los no volátiles. En la evaporación y en el secado, normalmente el objetivo es obtener el componente menos volátil. También es necesario saber las propiedades físicas, sus características y propiedades de la sustancia, como por ejemplo el punto de ebullición y de fusión. Yessenia Huerta Lagunes


Conclusión 5. Se puede concluir que la destilación fundamental en la industria alimentaria, ya que las máquinas y los procesos industriales, generan enormes cantidades de calor que deben ser continuamente disipadas si se quiere que esas máquinas y procesos operen eficientemente. Para ello existen teorías, métodos técnicas y cálculos que ayudan a determinar las formas de destilación como por ejemplo la humidificación y las torres de enfriamiento de agua las cuales son intercambiadores que ayudan a la aplicación del diagrama Psicométrico. Aunque los intercambiadores finales son los ríos, arroyos, lagos e inclusive los océanos, el proceso natural de evaporación los hace muy efectivos aunque sin control, debido a la superficie a veces fija, a veces variable, que los contiene y a su total dependencia de los vientos dominantes. Eunice Gabriel Maldonado.


Unidad-1

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