Destilación en columna de platos

Destilación en columna de platos

Introducción

La Columna de Destilación permite la Destilación a Reflujo Total, la cual se logra recirculando nuevamente como reflujo todo el producto principal de la columna y rehirviendo todo el producto residual. La destilación a reflujo total se aproxima a una serie de destilaciones diferenciales obteniéndose tantas separaciones de equilibrio como platos teóricos en la columna.

Los tipos más comunes de columnas de platos son las de plato de tapa circular ó capucha, las de plato de válvula y las de plato de orificios ó malla. Las más estudiadas son las de tapa circular disponiéndose para ellas de un número mayor de tablas y ecuaciones empíricas. Actualmente por precio se están utilizando más los otros tipos de platos, pero en general las ecuaciones pueden extrapolarse a ellos.

Los factores críticos en el diseño de las columnas de platos necesarios para la operación, además de la determinación del número de etapas teóricas, son: DIAMETRO DE LA COLUMNA. De modo que se evite la inundación ó la suspensión del líquido en el vapor. EFICIENCIA de operación de los platos, lo que nos indica cuanto nos acercamos a la operación de equilibrio. PÉRDIDA DE PRESIÓN a lo largo de cada plato.

Otros factores de importancia son, la apropiada dimensión y forma de los platos (tipo de plato, separación de contactores, distancia,), el flujo de líquido en los platos y vertederos, y la estabilidad de la columna.

En general, la producción de acetato de butilo se realiza por esterificación directa de ácido acético y butanol en fase líquida, a temperatura de ebullición de la mezcla y en presencia de catalizadores ácidos homogéneos (Oleum, H2SO4, ácido p-Toluen-sulfónico) o heterogéneos (resinas de intercambio, zeolitas, óxidos metálicos, etc.). La reacción de esterificación es reversible y termodinámicamente factible, y no presenta efectos térmicos muy marcados (Orjuela, A.., et al., 2003, 2004, 2005).

El mecanismo de reacción indica que la activación se da por protólisis del ácido carboxílico acelerada por el catalizador. Por este hecho, la velocidad de la reacción depende principalmente del impedimento estérico entre el alcohol y el ácido (a medida que este aumenta, disminuye la velocidad y el rendimiento en la formación del éster), y la fuerza ácida del ácido carboxílico desempeña un papel secundario (Groggins, 1953; Sánchez, 1996).

En los procesos industriales convencionales ha ganado terreno el uso de catalizadores heterogéneos, debido a su menor efecto corrosivo sobre los equipos, facilidad de recuperación del medio de reacción, disminución en los costos de purificación de los productos, facilidad de almacenamiento, su reutilización en varios ciclos de operación y, en algunos casos, aumentos de selectividad y conversión al producto de interés.

Una de las principales limitantes que caracteriza a los sistemas de esterificación está asociada con la reversibilidad de la reacción y sus restricciones en cuanto a conversión debidas al equilibrio químico. Como respuesta a estas dificultades se han generado alternativas de proceso, entre las que se destaca principalmente la destilación reactiva o catalítica (DR), tecnología que reúne simultáneamente y en una sola unidad, la reacción química y la separación. Esta brinda la posibilidad de obtener conversiones muy superiores a las del equilibrio, a través de la remoción selectiva de los productos de la reacción, al mismo tiempo que mayores selectividades al producto de interés.

Objetivo

Realizar purificación del acetato de butilo por destilación en columna de platos, a partir de la reacción a partir de ácido acético y butanol, utilizando ácido sulfúrico como catalizador.

Materiales y métodos

Equipo

1 Columna de destilación de platos

1 Bureta de 1L 1 Recipiente para residuo

1 Vaso de precipitado de 1L 1 Recipiente para destilado

1 Embudo mediano

...