DESTILACIÓN INDUSTRIAL

OBJETIVOS

El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien, separar los materiales volátiles de los no volátiles.

Como grupo, nuestro objetivo será el de conceptualizar las diferentes maneras existentes de destilación, centrándonos en los procesos realizados en Chile.

INTRODUCCIÓN

La operación unitaria de destilación es una de las mas empleadas en la industria alimenticia, farmacéutica y perfumera, para la separación de los componentes que forman mezclas liquidas miscibles. La destilación es una operación unitaria de transferencia de masa, tal como la absorción o la cristalización. La destilación es la operación cuyo fin es la separación de dos o más líquidos miscibles mediante la ebullición. Los vapores obtenidos se recuperan como producto deseable y se condensan. Los vapores condensados son más ricos en el líquido o líquidos más volátiles, mientras que los fondos, o líquidos remanentes, son más ricos en las sustancias menos volátiles. Esta operación recibe también los nombres de, refinación, agotamiento, fraccionamiento y rectificación. El aislamiento y purificación de compuestos orgánicos son operaciones básicas químicas reflejadas en la destilación, extracción, re cristalización, absorción, cromatografía, etc. Que en cada caso aprovecha las propiedades físico químicas de compuestos orgánicos, involucrados en estos procesos, entre estas propiedades podemos citar: Puntos de ebullición, Polaridad, Puntos de fusión. Solubilidad. Miscibilidad. Acá estudiamos la operación básica de aislamiento y purificación llamada destilación.

HISTORIA

El proceso de la destilación fue inventado por los alquimistas egipcios, pero fueron los alquimistas griegos quienes en el siglo primero de nuestra era, los que inventaron el destilador (alambique).

En la antigüedad la destilación se inventó como un medio para obtener un líquido capaz de atacar o colorear los metales, los árabes empezaron a mezclar las hierbas y las flores con alcohol o agua, y a destilar las mezclas para producir un perfume líquido A partir del siglo XIV, se introdujo en Europa la práctica de enfriar el tubo de salida del alambique, la salida se convirtió en un serpentín condensador del que deriva el refrigerante moderno. En 1150, los químicos italianos destilaron ácido nítrico de una mezcla de nitro y alumbre. En el siglo XV se destilaba ácido clorhídrico de una mezcla de nitro y sal común.

2. En la edad medieval: no hubo muchos avances en este sentido.

3. En la modernidad: Boyle destiló alcohol de madera y vinagre, y recibió las diferentes fracciones de acuerdo con sus puntos de ebullición, lo que constituyó probablemente la primera destilación analítica. En 1856 se descubrió los colorantes sintéticos, lo que condujo a las plantas destiladoras de alquitrán de hulla En 1822, Perrier inventó las campanas de burbujeo y desarrolló un alambique continuo, con precalentamiento de la alimentación y uso de reflujo interno Blumenthal, combinó los principios utilizados por los dos inventores, para fabricar una columna que proporcionaba una corriente de alcohol rectificado a partir de una alimentación continua de vino; logró así el primer proceso de destilación a régimen permanente.

DEFINICIÓN.

Es el 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. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles. 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.

Si la diferencia en volatilidad (y por tanto en punto de ebullición) entre los dos componentes es grande, puede realizarse fácilmente la separación completa en una destilación individual.

Si los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla sólo difieren ligeramente, no se puede conseguir la separación total en una destilación individual.

En este caso, el punto de ebullición de una mezcla al 50%, por ejemplo, estaría a mitad de camino entre los puntos de ebullición de las sustancias puras, y el grado de separación producido por una destilación individual dependería solamente de la presión de vapor, o volatilidad de los componentes separados a esa temperatura. Esta sencilla relación fue anunciada por vez primera por el francés François Marie Raoult (1830-1901) y se llama ley de Raoult. Esta ley sólo se aplica a mezclas de líquidos muy similares en su estructura química, como el benceno y el tolueno. En la mayoría de los casos se producen amplias desviaciones de esta ley. Si un componente sólo es ligeramente soluble en el otro, su volatilidad aumenta anormalmente

TIPOS DE DESTILACION.

• Destilación simple o sencilla

• Destilación fraccionada

• Destilación por arrastre de vapor

• Destilación a presión reducida o al vacío

• Destilación azeotropica

• Destilación molecular centrifuga

• Destilación destructiva o cracking

• Destilación súbita o flash

• Destilación con reflujo o rectificación

1. Destilación Simple.

Se usa para la separación de líquidos con punto de ebullición inferiores a 150º a presión atmosférica de impurezas no volátiles o de otros líquidos miscibles que presenten un punto de ebullición al menos 25º superior al primero de ellos. Para que la ebullición sea homogénea y no se produzcan proyecciones se introduce en el matraz un trozo de plato poroso El aparato utilizado para la destilación en el laboratorio es el alambique. Consta de un recipiente donde se almacena la mezcla a la que se le aplica calor, un condensador donde se enfrían los vapores generados, llevándolos de nuevo al estado líquido y un recipiente donde se almacena el líquido concentrado.

En la industria química se utiliza la destilación para la separación de mezclas simples o complejas. Una forma de clasificar la destilación puede ser la de que sea discontinua o continua.

2. Destilación Fraccionaria.

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado en química para separar mezclas (generalmente homogéneas) de líquidos mediante el calor, líquidos que difieren de en menos de 25º en su punto de ebullición y con un amplio intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos. Cada uno de los componentes separados se les denomina fracciones. Es un montaje similar a la destilación simple en el que se ha intercalado entre el matraz y la cabeza de destilación una columna que puede ser tener distinto diseño (columna vigreux, de relleno.. ). Al calentar la mezcla el vapor se va enriqueciendo en el componente más volátil, conforme asciende en la columna. Algunos de los ejemplos más comunes son el petróleo, y la producción de etanol. La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos" (placas). Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los líquidos con menor punto de ebullición se convierten en vapor, y los vapores de sustancias con mayor punto de ebullición pasan al estado líquido. La mezcla se pone en el aparato de destilación, que suele consistir en un matraz (u otro recipiente en general esférico), en cuya parte inferior hay unas piedrecillas que impiden que el líquido hierva demasiado rápido. En la boca del recipiente, en la parte superior, hay una columna de fraccionamiento, La columna fraccionadora que se usa con más frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas están dispuestas horizontalmente, separadas unos centímetros, y los vapores ascendentes suben por unas cápsulas de burbujeo a cada placa, donde burbujean a través del líquido.

Las placas están escalonadas de forma que el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa de abajo y allí fluye de derecha a izquierda. La interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del líquido sea transportado por el vapor a la placa superior. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada, en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos de barro o trocitos de tuberías de vidrio. . Mientras la mezcla hierve, el vapor producido asciende por la columna, se va condensando en las sucesivas placas de vidrio y vuelve a caer hacia el líquido, produciendo un reflujo destilado. La columna se calienta desde abajo y, por tanto, la placa de vidrio más caliente está en la parte inferior, y la más fría en la superior. En condiciones estables, el vapor y el líquido de cada placa de vidrio están en equilibrio y, solamente los vapores más volátiles llegan a la parte superior en estado gaseoso. Este vapor pasa al condensador, que lo enfría y lo dirige hacia otro recipiente, donde se licúa de nuevo. Se consigue un destilado más puro cuantas más placas

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