DESTILACION APUNTES

Apuntes Procesos de Separación III

UNIDAD I

La destilación, ¿en qué se basa?  En la distinta volatilidad

¿Cuáles son las dos fases que existen en este proceso? Fase vapor y fase líquido las cuales deben tener diferencias en la composición.

Las 3 cuestiones más importantes:

Fase liquida

Fase vapor

El sistema se desplaza hacia el equilibrio entre el liquido y el vapor

Para destilar ¿que se necesita?

Aplicar calor (serpentín eléctrico, entre otros)

A es el más volátil, le gusta evaporarse

Como consecuencia, conforme el sistema se desplaza hacia el equilibrio cada especie presentará una concentración diferente en cada zona, dando como resultado una separación entre las especies

¿Cuáles son las zonas o fases? Zona vapor o zona líquido

Tanto la bandeja de platos como la de relleno tienen una función: contacto íntimo de las fases.

El líquido se calienta y va subiendo en forma de vapor y pasa a través de los platos, la columna se va enfriando y se condensa cayendo en forma de líquido por la columna, entonces se están mezclando el vapor y el líquido a eso se le llama contacto intimo

Video: los vapores van por el serpentín y el agua por afuera de este

Primer cuestionario

¿Cómo se crea la segunda fase?

Se crea con calor

La destilación es un proceso de separación directa (proceso final)

¿es el calor una ventaja? Es ventaja porque es sencillo de aplicar y la desventaja es que cuesta

Otra ventaja es que en una sola columna se puede hacer muchas veces la destilación (redestilado)

Limitaciones: no todo se puede destilar

Las soluciones ideales tienen cierto comportamiento frente a la presión, cambios de temperatura, cambios de presión, etc. Cuando las soluciones son ideales aplicamos la ley de Raoult y cuando no lo son se aplica la ley de Henry

Las temperaturas de ebullición funcionan al contrario de las presiones de vapor

[pic 1]

[pic 2]

Si no se le pone letra a x (fase liquida) o  se debe saber que se refiere al más volátil [pic 3]

[pic 4]

D y F están a la misma temperatura y todos los puntos están a la misma presión porque la grafica está a presión constante.

Curva inferior liquido saturado (punto de burbuja)

Curva superior vapor saturado

F vapor saturado

E mezcla de líquido con vapor

D,H,L,N liquido saturado

Un liquido que está mas abajo del saturado ¿cómo se llama?

Subenfriado

Trayectorias

De G hasta antes de llegar a H es un líquido subenfriado,

H líquido saturado

L’ (punto en el centro de L y K) tengo una mezcla de liquido con vapor, si subo la temperatura y llegó al punto M tengo un punto de rocío que es un vapor saturado, O es un vapor sobrecalentado.

¿Cómo llegamos del punto H al punto M?

Subiendo la temperatura

¿Qué pasa si sigo calentando hasta el punto O?

Llegamos a un vapor sobrecalentado

Ley de Raoult

Presión de un vapor o gas en el equilibrio es igual a la presión de vapor de esa sustancia a una temperatura dada por la fracción mol en la fase liquida

Datos para la gráfica:

1. Dados de equilibrio de la mezcla
2. La alimentación a la columna de destilación se traza como una línea

Nt=número total de etapas [pic 5]

Nf= cual es el plato de alimentación

NR= etapas reales

Líneas de alimentación a una columna:

Cuando es un vapor sobrecalentado,

q es menor que 0 y la línea de alimentación nos

da mayor a 180º (abajo, cuadrante 3) (181º a 270º)

[pic 6]

Los ángulos positivos se miden empezando por el cuadrante 1 horizontal en el sentido contrario de las manecillas del reloj y los negativos se empieza del cuadrante 2 horizontal hacia las manecillas del reloj

Vapor saturado, q=0, línea de alimentación ángulo fijo 180º

Mezcla liquido-vapor, q entre 0 y 1, ángulo mayor de 90 y menor que 180 (91º a179º)

Liquido saturado, q=1, ángulo fijo de 90º

Liquido subenfriado, q mayor que 1, la línea nos queda en el cuadrante 1, menor de 90º (0º a 89º)

Diapositivas:

El gas se condensa de nuevo en forma liquida

El que se evapora a 350º es el asfalto (sale por la parte baja de la columna y es muy pesado)

El gas sale por la parte alta de la columna

¿Qué estado físico tiene el reflujo?

Liquido

Lo único que cambia en cada plato es la composición. El compuesto A está mas rico en la parte alta de la columna y el liquido tiene mucha sustancia B

Del calderín se saca un residuo que es liquido

¿Cuáles son las corrientes de salida de la columna? 2: Residuo que sale del calderín, vapor

¿Cuáles corrientes tiene el calderín? Una corriente de calentamiento y una de residuo

¿Qué otro nombre recibe el Residuo?

Pesados o fondos

Destilación por arrastre

En la destilación por arrastre generalmente se pone una hierba: hierbabuena, eucalipto y se le mete a vapor ya directamente, entonces el vapor va a ir pasando y va a ir arrastrando las sustancias volátiles de esa planta (aceites esenciales) y ya se separan los aceites esenciales que fueron arrastrados con vapor

Destilación al vacío

Si se le saca vacío la anilina en lugar de que hierba a 181 va a hervir a 100º y a esta temperatura va a poder ocurrir la destilación

¿Qué hace la destilación al vacío? Bajar la temperatura para que la destilación se haga más abajo. Con esto se ahorra calor (calentar menos)

Destilación molecular

¿Cómo podemos bajar la temperatura de ebullición?

Con la destilación por arrastre ya se baja la temperatura

Bajarla más con la destilación al vacío

Y bajarla todavía mas (demasiado) con la destilación molecular que es un vacío casi perfecto

Casi todo esto (destilación al vacío y molecular) se aplica para sustancias termolábiles (lábil=sensible, termo=calor, que la temperatura la destruye).

La mayoría de vitaminas y proteína se destruyen a alta temperatura

¿para que se usa la destilación al vacío o la destilación molecular?

Para bajar la temperatura de ebullición. Si llevamos a la temperatura que necesito destilar la sustancia se va a destruir y ya no va a servir

¿Cuál es la relación entre la destilación molecular y la destilación destructiva?

Son contrarias. La destilación molecular y al vacío busca que no se destruya y la destilación destructiva busca que se destruya, ya que hay sustancias que si son buenas cuando se destruyen (como el cracking obteniendo gasolina y más productos)

Cuestionario del libro de texto: Robert E. Treybal.

Introducción al capítulo 9

Recuerde que se revisa en el cuaderno, escrito a mano (solo al principio del semestre, después…) y cada pregunta con su respuesta.

1.- ¿De qué depende la destilación?

Depende de la distribución de las sustancias entre una fase gaseosa y una líquida.

2.- La segunda fase, ¿se introduce o se crea? y ¿cómo?

La segunda fase se crea agregando calor, por evaporación o condensación a partir de la solución original.

3.- ¿Qué características tienen los componentes en la destilación?

Todos los componentes son apreciablemente volátiles.

4.- ¿Qué se logra al evaporar una mezcla de amoníaco y agua?

Puesto que el gas es más rico en amoníaco que el líquido residual, se logra cierto grado de separación.

5.- ¿Qué procedimiento se requiere para separar los componentes a la pureza deseada?

Una manipulación adecuada de las fases, o mediante evaporaciones y condensaciones repetidas.

6.- Detalle algunas ventajas de la destilación, ¿es el calor una de estas?

• Es posible lograr una separación tan completa como se quiera y recobrar, los dos componentes de la mezcla con la pureza deseada.
• En la destilación la nueva fase difiere de la original por su contenido calorífico, pero el calor se incrementa o se elimina sin dificultad; por supuesto, debe considerarse inevitablemente el costo de aumentarlo o eliminarlo. (Optimizar la energía).

7.- Explique algunas desventajas de la destilación.

• En la destilación no se puede elegir entre una gran variedad de disolventes con el fin de obtener la mayor separación posible.
• El cambio de composición resultante por distribuir los componentes entre las dos fases generalmente no es muy grande, en algunos casos es tan pequeño que el proceso no es práctico; más aún, puede suceder que no haya ningún cambio en la composición. (No todo se puede destilar).

8.- ¿Por qué esta operación o proceso de separación es una de las más utilizadas?

Por la separación directa, es decir, productos puros que no requieren procesamiento posterior.

Equilibrio vapor-liquido.

9.- ¿Cuáles son las dos características de las mezclas binarias?

Llamadas ordinarias para indicar (a) que los componentes líquidos se disuelven en cualquier proporción para formar soluciones homogéneas, las cuales no son necesariamente ideales, y (b) que no hay complicación alguna de puntos de ebullición máximos o mínimos.

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