Destilación - Definiciones y conceptos - Investigación de operaciones PDF

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Definiciones y conceptos ...

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE ACAYUCAN NOMBRE DE LA MATERIA:

Procesos de Separación III NOMBRE DEL DOCENTE:

Ing. Juan Manuel Hernández Espíndola ACT 1.1: Investigación Documental

NOMBRE DE LA ALUMNA:

Maldonado Carlin Jailene. CARRERA: Ingeniería Química. SEMESTRE: 7°

Jailene Maldonado

GRUPO: 709-A

Tabla de contenido INTRODUCCION ................................................................................................................... 3 CONCEPTOS ........................................................................................................................... 4 IMPORTANCIA DE LA DESTILACIÓN........................................................................ 4 TIPOS DE DESTILACIÓN .................................................................................................. 6 Destilación Flash ...................................................................................................................... 6 Destilación Simple .................................................................................................................... 6 Destilación simple a presión atmosférica ....................................................................... 7 Destilación simple a presión reducida ............................................................................. 7 Destilación Fraccionada............................................................................................................ 7 Destilación Por Arrastre De Vapor ........................................................................................... 8 EQUIPOS DE DESTILACIÓN ............................................................................................ 9 CONCLUSIÓN ...................................................................................................................... 13 REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................... 14

INTRODUCCION La destilación es el método de separación de sustancias químicas puras, más antiguo e importante que se conoce. La época más activa de esta área de investigación fue en torno a los años 70, la destilación puede llevarse a cabo según dos métodos principales.  El primer método se basa en la producción de vapor mediante la ebullición de la mezcla líquida que se desea separar y la condensación de los vapores sin permitir que el líquido retorne a la columna del equipo de destilación. Por lo tanto, no hay reflujo.  El segundo método se basa en el retorno de una parte del condensado a la columna, en condiciones tales que el líquido que retorna se pone en contacto íntimo con los vapores que ascienden hacia el condensador.

CONCEPTOS 1. Destilación: Un método para separar los componentes de una solución; depende de la distribución de las sustancias entre una fase gaseosa y una líquida, y se aplica a los casos en que todos los componentes están presentes en las dos fases. 2. Destilación: Es el proceso que se utiliza para llevar a cabo la separación de diferentes líquidos, o sólidos que se encuentren disueltos en líquidos, o incluso gases de una mezcla, gracias al aprovechamiento de los diversos puntos de ebullición de cada sustancia partícipe, mediante la vaporización y la condensación. 3. Destilación: Es una técnica de separación de sustancias que permite separar los distintos componentes de una mezcla.

IMPORTANCIA DE LA DESTILACIÓN La destilación es muy importante debido a las aplicaciones que tiene este método de separación las cuales destacan:  En la destilación industria de combustibles fósiles es una clase importante de la operación en la obtención de materiales de petróleo crudo de los combustibles y de materias primas químicas.  La destilación permite la separación de aire en sus componentes en particular de oxígeno, nitrógeno y argón - para el uso industrial.  En el campo de la química industrial, grandes gamas de productos líquidos brutos de síntesis química se destilan para separarlos, ya sea de otros productos, o de impurezas, o a partir de materiales de partida sin reaccionar.  La destilación de productos fermentados produce bebidas destiladas con un alto contenido de alcohol, o se separa de otros productos de fermentación de valor comercial.  Una instalación para la destilación, especialmente de alcohol, es una destilería. El equipo de destilación es un alambique. Refinamiento de petróleo Cuando se extrae el petróleo crudo, dependiendo de donde provenga, este contiene muchos componentes que requieren destilación para que el combustible pueda ser utilizado por tu auto. Afortunadamente, los muchos tipos de hidrocarburos en ebullición del petróleo crudo tienen diferentes temperaturas de ebullición y se pueden separar uno a uno. En otros procesos químicos, los diversos hidrocarburos se pueden separar o combinar para producir una cierta variedad de productos, tales como gasolina, plásticos, combustible para aviones, fibras sintéticas, ceras, neumáticos y queroseno.

Desalinizar agua Algunas de las áreas geográficas del planeta no pueden proporcionar suficiente agua potable como para sostener la vida. El agua potable puede ser suministrada por las plantas de destilación que convierten el agua de mar en agua potable. El proceso de destilación es el mismo, aunque el método de calentamiento usado para alcanzar temperaturas de ebullición puede variar. Las dos fuentes principales para la producción de calor son la electricidad y el gas. Es posible que puedas destilar tu propia agua potable para eliminar sustancias químicas no deseadas, gérmenes y otras impurezas. Sin embargo, el agua destilada ordinaria tendrá un sabor insatisfactorio. Licores Destilados Los licores, cerveza y vino, en algún momento de su fabricación, se sometieron a un proceso de destilación para separar el producto líquido final de los granos o frutos de los que se producen. Otros usos en la industria Las industrias de la cosmética, farmacéutica y química dependerán del proceso de destilación. Por ejemplo, empleando la tecnología para separación del aire se puede producir argón. Esta sustancia química se utiliza en las bombillas para proteger el filamento y proporciona el brillo en los tubos fluorescentes. El Clorosilanos es destilado para producir los más altos grados de silicio que se utilizan en la fabricación de semiconductores, la base de ordenadores. Trementina, nafta, fenoles, tolueno y fitosteroles son componentes producidos a través de la destilación. Como también lo es la piridina, utilizada como disolvente y agente impermeabilizante en la fabricación de productos farmacéuticos y vitaminas.

TIPOS DE DESTILACIÓN Destilación Flash La destilación instantánea o flash consiste en la vaporización de una fracción definida del líquido, en una manera tal que el vapor que se forma está en equilibrio con el líquido residual, separando el vapor del líquido y condensando el vapor. La figura 21.1 muestra los elementos que conforman una planta de destilación instantánea. La alimentación se hace circular por medio de la bomba a, a través del calentador b, y se reduce la presión en la válvula c. Una mezcla íntima de vapor y líquido entra en el separador d, en el que permanece el tiempo suficiente para permitir que se separen las corrientes de vapor y líquido. Debido al gran contacto existente entre el líquido y el vapor antes de su separación, las corrientes que se separan están en equilibrio. El vapor sale a través de la línea e y el líquido a través de la línea g. Destilación flash de mezclas binarias: La destilación instantánea (destilación flash) se usa de manera extensa en la refinación del petróleo, en la cual sus fracciones se calientan en destiladores de tubos y el fluido calentado se evapora instantáneamente (flash) en corrientes de vapor y corrientes de líquido residuales, cada una de las cuales contiene muchos componentes. El líquido proveniente de un absorbedor se somete a destilación instantánea para recuperar una parte de soluto y el líquido de un reactor a alta presión se puede destilar instantáneamente a baja presión, generando algo del vapor.

Destilación Simple La destilación simple se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos a destilar contiene únicamente una sustancia volátil, o bien, cuando ésta contiene más de una sustancia volátil, pero el punto de ebullición del líquido más volátil difiere del punto de ebullición de los otros componentes en, al menos, 80 ºC.

El resultado final es la destilación de un solo producto, ya sea:

 porque en la mezcla inicial sólo había un componente, o  porque en la mezcla inicial uno de los componentes era mucho más volátil que el resto

Destilación simple a presión atmosférica  La destilación a presión atmosférica es aquella que se realiza a presión ambiental.  Se utiliza fundamentalmente cuando la temperatura del punto de ebullición se encuentra por debajo de la temperatura de descomposición química del producto.

Destilación simple a presión reducida  La destilación a presión reducida o al vacío consiste en disminuir la presión en el montaje de destilación con la finalidad de provocar una disminución del punto de ebullición del componente que se pretende destilar.  Se utiliza fundamentalmente cuando el punto de ebullición del compuesto a destilar es superior a la temperatura de descomposición química del producto.  Para llevar a cabo este tipo de destilación es necesario un sistema de vacío y un adaptador de vacío.

Destilación Fraccionada La destilación fraccionada más utilizada a nivel industrial y se lleva a cabo en una columna, se utiliza cuando la mezcla de productos líquidos que se pretende destilar contiene sustancias volátiles de diferentes puntos de ebullición con una diferencia entre ellos menor a 80 ºC. Serie de etapas de vaporización instantánea, donde los productos gaseosos y líquidos de cada etapa fluyen a contracorriente. Al calentar una mezcla de líquidos de diferentes presiones de vapor, el vapor se enriquece en el componente más volátil y esta propiedad se aprovecha para separar los diferentes compuestos líquidos mediante este tipo de destilación. El rasgo más característico de este tipo de destilación es que necesita una columna de fraccionamiento. La destilación fraccionada se puede realizar a presión atmosférica o a presión reducida, tal como se ha comentado para la destilación simple en el apartado anterior. Contacto del vapor y el líquido, produciéndose una transferencia de materia.

Destilación Por Arrastre De Vapor La destilación por arrastre de vapor posibilita la purificación o el aislamiento de compuestos de punto de ebullición elevado mediante una destilación a baja temperatura (siempre inferior a 100 ºC). Es una técnica de destilación muy útil para sustancias de punto de ebullición muy superior a 100 ºC y que descomponen antes o al alcanzar la temperatura de su punto de ebullición. La destilación por arrastre de vapor es una técnica de destilación que permite la separación de sustancias insolubles en H2O y ligeramente volátiles de otros productos no volátiles. A la mezcla que contiene el producto que se pretende separar, se le adiciona un exceso de agua, y el conjunto se somete a destilación. En el matraz de destilación se recuperan los compuestos no volátiles y/o solubles en agua caliente, y en el matraz colector se obtienen los compuestos volátiles y insolubles en agua. Finalmente, el aislamiento de los compuestos orgánicos recogidos en el matraz colector se realiza mediante una extracción. Fundamento teórico de la destilación por arrastre de vapor: En una mezcla formada por dos líquidos inmiscibles, A y B, la presión de vapor total a una temperatura determinada es igual a la suma de las presiones de vapor que tendrían, a esta temperatura, ambos componentes sin mezclar, es decir, que cada componente ejerce su propia presión de vapor independientemente del otro (PT = PA + PB). La mezcla hervirá a aquella temperatura en la cual la presión de vapor total sea igual a la presión externa. Además está temperatura se mantiene constante durante toda la destilación y es inferior a la de A y a la de B.

EQUIPOS DE DESTILACIÓN Destilador molecular: En el destilador molecular con condensador interno el producto entra al equipo por la parte superior y el agitador lo expulsa sobre la pared caliente, al estar el condensador dentro del equipo el recorrido es mínimo y con ello se consiguen vacíos de hasta 0,001 mbar. El destilador es adecuado para: destilaciones a alto vacío; productos termosensibles; y productos viscosos. Destiladores de agua: Diseñado para la producción de agua destilada a partir del suministro. Fácil limpieza y sistemas de seguridad.    

Elaboración del interior en acero inoxidable. Carcasa exterior Metálica pintada en epoxi. Sellado mediante junta de silicona. Panel de mandos con interruptor general y selector de temperatura.  Sistema de seguridad en control de temperatura mediante  Termostato hidráulico impide el exceso de temperatura.  Sensor de nivel de líquidos, con funcionamiento automático, permitiendo la parada del ciclo en caso de falta de agua en la red. Destilador para la extracción del alcohol y acidez volátil: Conforme con las prescripciones europeas (J.O. L272 de 3/10/90) y de la O.I.V.  Generador de vapor de aluminio de alta resistencia con calefacción eléctrica incorporada.  Inyección, por una bomba dosificadora, del agua necesaria al generador de vapor durante todo el periodo de destilación (sin reserva de agua hirviente).  Precalentamiento automático del generador de vapor y puesta en espera para la siguiente extracción.  Barboteador en acero inoxidable con una resistencia complementaria permitiendo la destilación sin aumento del volumen inicial de la muestra.  Sistema de seguridad a la llegada del agua de refrigeración en caso de presión insuficiente.

 Parada automática del agua de refrigeración entre cada destilación.  Visualización digital de la temperatura del agua de refrigeración a su entrada.

Depuración Cov’s con recuperación de disolventes: Conjuga los procesos de absorción, destilación y purificación. Proceso diseñado específicamente para la recuperación de disolventes contenidos en los aires de emisión, basado en la absorción de los disolventes, a la temperatura ambiente, sobre un pequeño caudal de fluido absorbedor de líquido especí-fico y posterior destilación del mismo, permitiendo la recuperación y purificación de los disolventes con un mínimo consumo energético.

Kuderna Danish: Este equipo se utiliza para hacer concentraciones en aceites esenciales. En la imagen se presenta un baño María con una adaptación para fijar 6 unidades de vidriería Kuderna Danish que se pueden suministrar de 125 ml., 250 ml., 500 ml. El equipo cuenta con sistema de colección al vacío con adaptador múltiple para conectar 6 equipos según sea la medida. El baño cuenta con cubierta perforada y adaptadores para fijar los evaporadores con una barra para fijar los adaptadores, la tina es fabricada en acero inoxidable 304 y mantiene una temperatura uniforme en todos los puntos gracias a que cuenta con un sistema de circulación forzada que mantiene en movimiento en el interior. Destilador a paso corto giratorio: Al combinar temperatura moderada, vacío y rotación controlada, se facilita la separación que minimiza la degradación de los productos causado por el excesivo calentamiento. El equipo cuenta con una cámara de calentamiento que logra una temperatura uniforme hasta 300 ° C, fácil mantener con su control de temperatura. La cámara tiene capacidad para matraces de 25 ml. hasta 250 ml.; cuenta con una puerta cúpula transparente resistente a la temperatura que permite visualizar el proceso de la muestra contenida en el matraz, facilitando el montaje de los bulbos comandante. Los sellos y conectores son resistentes al ataque químico y asegura el buen vacío. La entrada para vacío se conecta a una línea

Es ideal para trabajar al vacío en pequeñas cantidades como e n:    

Evaporación de solventes Sublimación Separación de líquidos Destilación fraccionada

Destilador al vacío rotativo rotavapor: Este equipo se utiliza para hacer destilaciones al vacío y con movimiento giratorio; esto permite que se genere una película del solvente que evapora fácilmente sin que se tengan que utilizar altas temperaturas para que el producto no se degrade. Este modelo está provisto de un sistema electromecánico que realiza el ascenso y el descenso del motorreductor con sólo oprimir un botón. Este equipo se puede suministrar con control de temperatura digital o control de temperatura analógico. El diseño de este equipo facilita el uso de matraces de evaporación desde 100 ml. hasta 3 lts. sin problema; su mecanismo es silencioso y de uso rudo que soporta el peso de los matraces grandes, así como trabajar por periodos largos, la tina es de acero inoxidable interno lisa, que facilita su limpieza. El rotavapor completo se suministra con los siguientes elementos:           

Motor con control de velocidad Baño con control de temperatura analógico o digital Sistema de elevación con electromecánicos Condensador horizontal típico Matraz con capacidad de 1lt., forma pera con junta 2 Matraz con capacidad de 1lt.; forma esférica con jun Tubo de vapor con junta 24/40 de largo Clip en acero inoxidable para fijar matraz con junta 2 Pinza de acero inoxidable para junta esférica 35/25 Tapón refrigerante Empaque

Evaporador rotativo al vacío minirrotavapor: Permite que se genere una película del solvente que evapora fácilmente sin que se tengan que utilizar altas temperaturas para que el producto no se degrade. Este modelo está provisto de un sistema electromecánico que realiza el ascenso y el descenso del motorreductor con sólo oprimir un botón. Se puede suministrar con control de temperatura digital o control de temperatura analógico, a diferencia del rotavapor, este equipo por su alta eficiencia y lo compacto de su diseño, es ideal para trabajar con volúmenes pequeños y en lugares reducidos.

Columna de destilación planta piloto: Sirve para docencia, producción o recuperación de solventes, etc. Este sistema integral para destilación de solventes se fabrica en diferentes capacidades, cuenta con estructura de acero inoxidable ensamblable que soporta y protege al equipo de vidrio. El equipo se puede fabricar con columna de platos o columna para empacar con cabeza de destilación reflujo manual o reflujo automático con tiempo programable. Su sistema de bridas para fijar los componentes grandes lo mantiene como estructura sólida y aseguran un sello hermético y las uniones entre puentes laterales se fabrican con juntas esféricas que permiten un sistema flexible para evitar rupturas en el área de manipulación haciendo también un buen sello hermético. La estructura está diseñada para albergar el destilador y al mismo tiempo facilitar el ingreso de recipientes para así descargar el producto ya destilado. Destilador de solventes: Es muy útil para la recuperación o secado de solventes. La cabeza de destilación cuenta con un tubo lateral que funciona como columna de rectificación que puede ser utilizada con anillos rashing o sin empaque, la cámara de gran volumen puede almacenar hasta más de 2lt. Sin que se tenga que descargar evitando el riesgo de contaminación del producto, la parte inferior lateral lleva juego de llaves que permite el regreso del matraz o para retirar el destilado. El condensador de poder en la parte superior permite el concentrar a vacío gas inerte. Componentes:    

Manta de calentamiento más modelo. Matraz de destilación más modelo. Cabeza de destilación más modelo. Condensador más modelo.

CONCLUSIÓN Nos queda en claro que la destilación es un método de separación que consiste en separar los componentes de una solución, la destilación tiene una gran importancia en los procesos industriales, este proceso de separación abre infinidades de posibilidades para la separación de mezclas, purificación de componente, obtención de productos. La destilación es mayor mente utilizada en cualquier ...