Destilación instantánea

[pic 1]

Universidad Técnica de Machala

Facultad de Ciencias Químicas y de la Salud

Carrera Ingeniería Química

INVESTIGACIÓN

Tema:

Destilación instantánea

Nombre:

Anthony Emanuel Espinoza Enriquez

Asignatura:

Simulación de Procesos I

Docente:

Ing. Jefferson Michael Marcheno Revilla, Mgs.

Nivel:

Octavo Semestre

Periodo Académico:

Agosto 2020 – Diciembre 2020

Machala – El Oro – Ecuador  

CONTENIDO

DESTILACIÓN        3

DESTILACIÓN INSTANTÁNEA        5

PRESIÓN DE VAPOR        6

ECUACIÓN DE ANTOINE        7

LA LEY DE RAOULT        7

PUNTO DE BURBUJA        8

PUNTO DE ROCÍO        8

EQUILIBRIO        8

EJERCICIO DE RESOLUCIÓN        9

SIMULACIÓN EN ASPEN PLUS        12

CONCLUSIÓN        13

BIBLIOGRAFÍA        14

ANEXOS        15

DESTILACIÓN

La destilación está presente en diferentes industrias como la petrolera, la alimenticia o la farmacéutica. Esta a su vez es una operación unitaria que permite separar los componentes de una mezcla. En este caso participan dos fases: la líquida y la gaseosa, donde mediante ebullición del componente más volátil se produce la disociación (Armijo, 2014).

Es conocida desde la antigüedad, se cree que los primeros en utilizarla fueron los egipcios en los trabajos metalúrgicos donde aprovechaban los vapores producidos en el proceso para el tratamiento de materiales metálicos. También usaban la destilación para obtener agua libre de sal, donde calentaba el agua de mar y las gotas condensadas eran recogidas para el consumo. Por otro lado obtenían mercurio a partir de un mineral llamado cinabrio donde sometían a la materia a altas temperaturas en un caldero cerrado (Valiente, 1996).

La destilación se puede dividir en varios tipos dependiendo del método que se aplique:

Figura 1

Tipos de destilación según el método de aplicación

[pic 2]

Nota. La destilación toma complejidad dependiendo de la naturaleza de la sustancia. Adaptado de (Marcilla, 1998).

La destilación simple es la más conocida y aquí la sustancia es sometida a temperaturas de ebullición no existiendo además el contacto del vapor resultante con otro líquido. Esta a su vez se divide en abierta, o de equilibrio. En la destilación en equilibrio o también llamada flash existe un calentamiento previo del líquido el cual posteriormente es vaciado a un recipiente de menor presión lo cual en estas condiciones permitirá formarse la fracción líquido-gaseosa.

Existen otro tipo de destilaciones por ejemplo la alimentada por una corriente gaseosa, donde se obtiene un mayor porcentaje de vapor producido en la etapa de ebullición que en la de equilibrio. En la reiterada se llevan a cabo de una serie de repeticiones en la destilación para obtener el producto deseado. Por otro lado la condensación parcial se caracteriza por el uso de un líquido de menor temperatura el cual se pone en contacto con el vapor producido en la destilación para que este llegue al equilibrio.

Por último por arrastre de vapor donde se distingue la extracción líquido-líquido y la lixiviación siendo la segunda muy utilizada en los procesos mineros. En esta destilación se usan mínimamente tres componentes y es aquí donde se toma en cuenta la solubilidad de cada una de las partes. En este caso juega un papel muy importante el extractor por ejemplo en la lixiviación donde es muy importante que este sea soluble con la sustancia a obtener e insoluble con los demás componentes (Ullauri, 2010).

Figura 2

Equipo extractor Soxhlet[pic 3]

Nota. Este equipo es usado para los procesos que exigen la extracción sólido-líquido.

DESTILACIÓN INSTANTÁNEA

También llamada destilación flash, nombrada de esta manera ya que la evaporación se logra de manera inmediata. Es aquella la cual se consigue en los intervalos de punto de rocío y burbuja la cual va a producir la evaporación de un componente del líquido. Esto se lo puede hacer mediante la minimización de presiones o a temperaturas elevadas. De esta forma se podrá equilibrar la solución lo cual generará que la parte más volátil se evapore siendo las colas la parte más pesada que se asentará en el fondo (Barderas, 2010).

Los equipos que se usan en esta operación unitarias son los separados teniendo además factores muy importes como la presión, la temperatura, la concentración entre otras. También es muy importante señalar que interviene tanto la transferencia de masa y de calor. Todo con un fin el cual es separar las diferentes componentes de una sustancia. Esta destilación es muy usada para mezcla de más de dos componentes pero también es válida para binarias.

En la industria petrolera son muy importantes los ensayos a escala laboratorio ya que esto permite el mejoramiento de combustibles así como sus modificaciones en el refinamiento, siendo los más importantes: la curva ASTM, TBP y la curva de destilación flash, dando a conocer que esta última destilación es reconocida en esta industria (Tarifa, Erdmann, Humana, Franco, & Mercado, 2008).

Figura 3

Destilación flash

[pic 4]

Nota. Factores que intervienen en la destilación flash o instantánea. Adaptado de (Barderas, 2010).

El esquema del proceso de la destilación flash es sencillo si se compara con otras destilaciones y está suele comprender, de una bomba, una válvula que regula el flujo de alimentación de la mezcla vapor-líquido, y el tanque separador donde se lleva a cabo la operación unitaria. Siendo la salida del vapor por arriba y en la parte inferior la del líquido (McCabe, Smith, & Harriott, 1991).

Una de las desventajas de la destilación instantánea es que no se logra una disociación  completa de la mezcla sin embargo esta es muy usada en la desalinización del agua de mar ya que se logra separar de manera eficaz el agua de la sal.  Además de esto la destilación de equilibrio se puede llevar a cabo tanto en tanques (tambores) verticales y horizontales (Wankat, 2008).

Figura 4

Diagrama del proceso de destilación flash

[pic 5]

Nota. El sistema más básico cuenta con una bomba, una válvula y el separador donde se lleva a cabo la destilación.

PRESIÓN DE VAPOR

Esta presión se origina a partir del equilibrio que alcanza una mezcla en un recipiente cerrado. Si una mezcla no posee volatilidad se dice que no existe presión de vapor, pero si llegara a existir, esta solución es volátil. La presión de vapor siempre va a depender de la temperatura. Esto se lo puede demostrar si se construye tabla de valores, se puede ver que la presión de vapor directamente proporcional a la temperatura. Cuanto mayor sea esta mayor será la presión de vapor (Atarés, 2020).

Gráfico 1

Presión de vapor vs temperatura

[pic 6]

Nota. La presión de vapor es directamente proporcional a la temperatura. Adaptado de (Atarés, 2020).

ECUACIÓN DE ANTOINE

Para poder hallar la presión de vapor en estado puro se hace uso de la ecuación de Antoine la cual va a usar la temperatura de saturación y una serie de constantes que vienen ya determinadas en tablas según sea la sustancia con la que se esté trabajando. Esta ecuación viene en función del logaritmo natural de la presión de vapor (Rojas, 2012).

[pic 7]

LA LEY DE RAOULT

Esta ley afirma que en una mezcla ideal la multiplicación entre la composición molar de un líquido por la presión del vapor va a ser igual a la presión parcial del vapor solvente. Al hablar de composición molar este valor no puede rebasar la unidad por lo cual se puede decir que la presión parcial siempre va a ser menor que la presión de vapor puro (Bedoya, González, & Mazabuel, 2016).

[pic 8]

[pic 9]

PUNTO DE BURBUJA

Es la temperatura a la cual la mezcla empieza a hervir, de ahí el nombre de burbuja, haciendo alusión al burbujeo que se produce en el cambio de estado de líquido a gaseoso. Como por ejemplo en el agua, con solo el hecho de empezar a observar estas burbujas en el calentamiento, ya se supone que se ha alcanzado este punto (Salazar, 2015).

PUNTO DE ROCÍO

También en denominada temperatura de escarcha es aquella utilizada para cuantificar la cantidad de agua de vapor ya sea en el medio ambiente o una sustancia gaseosa. A su vez esta temperatura indica que el vapor ha sido condensado. El punto de rocío es muy usado en la industria del gas natural debido a que esta se la mide en diferentes puntos de la presión y la temperatura (Martines & Lira, 2008).

...