Transferencia de Materia Destilaci

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Transferencia de MateriaDestilación
Riesgos en Procesos Productivos I Técnico
Universitario en Prevención de Riesgos
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Destilación

• La destilación es el procedimiento más utilizado
  para la separación y purificación de líquidos, y
  es el que se utiliza siempre que se pretende
  separar un líquido de sus impurezas no volátiles.
• Como proceso, consta de dos fases en la primera,
  el líquido pasa a vapor y en la segunda el vapor
  se condensa.

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Definición.

• Consiste en separar dos o más componentes de una
  mezcla líquida aprovechando las diferencias en
  sus presiones de vapor (ptos. de ebullición). La
  mezcla líquida a su punto de ebullición
  desprenderá vapores más ricos en el componente
  más volátil. Los vapores se condensarán
  constituyendo el destilado.
• 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.

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Historia

• La utilización de este método data de la
  antigüedad, habiéndose descubierto un buen número
  de sus principios, mucho antes de que la química
  alcanzase la categoría de ciencia exacta.
• Los alquimistas de los siglos XVI y XVII, que
  descubrieron en sus libros diversos métodos de
  destilación y el instrumental que el proceso
  requería, utilizaban en la tarea vasos de
  diversas formas y condensaban los vapores por
  refrigeración con agua fría.

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Destilería en Alemania en el año 1625
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Métodos Principales.

• 1.- Se basa en la producción de vapor mediante la
  ebullición de la mezcla líquida que se desea
  separar y condensación de los vapores sin
  permitir que el líquido retorne al calderín es
  decir, no hay reflujo.
• 2.- Se basa en el retorno de una parte del
  condensado a la columna, en condiciones tales que
  el líquido que retorna se pone en intimo contacto
  con los vapores que ascienden hacia el
  condensador.

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Principios Básicos.
Izquierda, la primera fase (hervir para obtener
vapor) matraz vapor tubuladura lateral.
Centro, la segunda fase (enfriar el vapor para
condensarlo) el condensador de Liebig, sostenido
por un soporte, se acopla a la salida del matraz
el agua circula a contracorriente en la camisa y
enfría el tubo recto interior. Derecha tercera
fase el vapor convertido en líquido cae por el
adaptador en el frasco.
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Efecto Temperatura y Presión.

• Temperatura El aumento disminuye las diferencias
  relativas de las volatilidades.
• Presión Si se mantiene constante la temperatura
  y se comprime el vapor sobre el líquido puro,
  tendrá lugar una condensación hasta que no se
  desprenda nada de vapor.

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Tipos de Destilación.
Clasificación de acuerdo al grado de vaporización.

• Continua.
• Simple (Sin reflujo).
• Rectificada.
• Discontinua.
• Sin reflujo
• Rectificada.

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Destilación Continua Simple.
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Destilación Discontinua.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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Aparato de destilación.
Los alambiques para trabajar en el laboratorio
están hechos normalmente de vidrio, pero los
industriales suelen ser de hierro o acero. En los
casos en los que el hierro podría contaminar el
producto se usa a menudo el cobre. Los alambiques
pequeños para la destilación de whisky están
hechos frecuentemente de vidrio y cobre

• El término alambique se aplica al recipiente en
  el que se hierven los líquidos durante la
  destilación, pero a veces se aplica a todo el
  aparato, incluyendo la columna fraccionadora, el
  condensador y el receptor en el que se recoge el
  destilado.

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Ventajas del proceso Continuo o Discontinuo.

• Continuo
• Más utilizado en procesos de fabricación.
• Cantidades grandes para destilar.
• Discontinuo
• Sencillez de la maquinaria.
• Si la producción no es muy grande.
• Si la mezcla ha de separase en varias fracciones.

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Clasificación Torres de Fraccionamiento
Desde el punto de vista de su construcción
interna, las torres de fraccionamiento se
clasifican en

• 1.- Torres de Platos con casquetes.
• 2.- Torres de Platos perforados.
• 3.- Torres de Platos Borboteadores.
• 4.- Torres de relleno.

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Torres con Platos de burbujeo.
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(No Transcript)
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Torres con Platos perforados.
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Torres de Relleno.
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Pila de anillos con tabique en cruz.
Anillos Raschig de relleno
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Formas de destilación

• Azeótropo es una mezcla líquida de dos o más
  componentes que posee un único punto de
  ebullición constante y fijo, y que al pasar al
  estado vapor (gaseoso) se comporta como un
  compuesto puro, o sea como si fuese un solo
  componente.

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Azeotropía

• Es un punto en el cual el equilibrio de fases
  está caracterizado por la composición de un
  componente que es igual en todas las fases
  presentes (xiyi). Generalmente, se representa en
  el gráfico temperatura-composición, ya que en
  este punto la separación por destilación se ve
  completamente limitada.
• Un ejemplo es la mezcla de etanol y agua, que
  forma un azeótropo para una concentración del 95
  en peso de alcohol, que hierve a una temperatura
  de 78,2 ºC. Con una destilación simple se obtiene
  un alcohol con esta concentración, pero para
  conseguir un compuesto más puro se necesita
  utilizar recursos especiales como una destilación
  azeotrópica.

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Formas de destilación

• Destilación Azeotrópica En uno de los métodos se
  adiciona un material agente de separación. Por
  ejemplo, la adición de benceno a la mezcla
  etanol/agua cambia la interacción molecular y
  elimina el azeótropo.
• Otro método, la variación de presión en la
  destilación, se basa en el hecho de que un
  azeótropo depende de la presión. Comúnmente, la
  presión se fija de forma tal que el azeótropo
  quede cerca del 100 de concentración.

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Mezclas azeotrópicas

• Ácido nítrico (68,4 ) / agua, hierve a 122 C.
• Ácido perclórico (28,4 ) / agua, hierve a 203
  C.
• Ácido fluorhídrico (35,6 ) / agua, hierve a
  111,35 C.
• Etanol (95) / agua, hierve a 78,2 C.
• Ácido sulfúrico (98,3) / agua, hierve a 336 C.
• Acetona / metanol / cloroformo.
• Cloruro de hidrógeno (20 ) / agua

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Formas de destilación

• Destilación Extractiva Cuando existen dos o más
  compuestos en una mezcla que tienen puntos de
  ebullición relativamente cercanos.
• Destilación al vacío Es una destilación que se
  efectúa bajo una presión reducida. (Ej
  Destilación de crudo).
• Destilación destructiva Es la que comprende las
  operaciones en las que el material tratado sufre
  primero una descomposición térmica y los
  productos volátiles formados se extraen, en forma
  de vapores.

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Extractiva v/s Azeotrópica.

• Se asemejan en el uso de agente separador, para
  formar soluciones no ideales.
• La destilación Azeotrópica sirve más para
  funcionamiento intermitente, tanto en industrias
  como en laboratorio.
• En la destilación Azeotrópica, el disolvente,
  para ser efectivo, tiene que hervir dentro de un
  intervalo 10-40C.

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Destilación de crudo en etapas.
Cuando se calienta la mezcla de distintos
líquidos que constituye el petróleo, cada uno de
ellos alcanza el punto de ebullición a una
temperatura diferente, de modo que se convierte
en gas y se separa fácilmente del resto
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(No Transcript)
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Destilación Molecular.

• Para el tratamiento de productos químicos
  orgánicos.
• Aparatos comunes o casi comunes, compuestos en
  general de hervidor, columna de fraccionamiento
  y condensador, que funciona al vacío.

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Procesos Químicos
Reactor químico y columna de concentración a
vacío.
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Desalación del agua.
El agua se calienta y se bombea a un tanque de
baja presión, donde se evapora parcialmente. A
continuación, se condensa el vapor formado por
esta 'evaporación súbita' y se extrae como agua
pura. El proceso se repite varias veces. El
líquido restante, llamado salmuera, contiene una
gran cantidad de sal, y a menudo se extrae y se
procesa para obtener minerales.
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Colector solar para la destilación de agua.
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Procesos de Licores
Alambique de cobre para destilación de alcohol
destinado a la producción de ginebra.
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Licores (destilación continua simple)

• 1.- Preparar una solución azucarada y dejarla que
  fermente.
• 2.- El mosto fermentado de la fruta o del grano
  malteado es sometido a caldeo en un alambique.
• 3.- Se transforma en vapor a los 78,1 C, punto
  de ebullición para la mezcla de agua y alcohol.
• 4.- La destilación tiene por objeto incrementar
  el contenido alcohólico de una bebida.
• 5.- Los licores destilados contienen una
  producción de alcohol que oscila entre el 40 y el
  55.

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Licores

• Distintas clases de Whisky (Bourbon, de centeno
  Escocés e Irlandés) se destilan de cebadas
  malteadas o de cereales macerados y fermentados,
  como el centeno, maíz y trigo.
• El ron tiene como materia prima melazas
  fermentadas o jugo de caña de azúcar macerado y
  fermentado.
• La destilación y redestilación del vino
  proporcionan coñac.

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Procesos de concentrados
Planta de evaporadores de múltiple efecto para
concentración de vinazas.
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Procesos agrícolas.
Difusor continuo para extracción de azúcar y
alcohol de productos agrícolas.
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Recuperación de Solventes y agua.

• La destilación es considerada como el proceso con
  el mejor resultado en la recuperación de
  solventes.

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Aspectos de Seguridad

• Depende de qué se esté destilando, por ejemplo
  para destilar crudo (petróleo) la seguridad debe
  estar basada en prevenir incendios, ya que se
  trabaja con muchos productos volátiles, así como
  altas temperaturas.
• Precaución ante puntos de fuga.
• Ventilación adecuada.
• Altas temperaturas.

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Aspectos de Seguridad

• Control de ductos y cañerías. Una obstrucción
  puede radicar en un aumento de presión.
• Normas de seguridad asociadas a los productos
  involucrados (Sustancias Peligrosas).
• Control de emisiones.
• Control ambiental.

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Accidentes
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Accidentes
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Accidentes