Tipos de destilacion

Fecha de entrega: jueves, 24 de septiembre de 2020

INSTITUTO TECNOLÓGICO NACIONAL DE MEXICO “Campus Pachuca” Departamento De Ingeniería Química y Bioquímica Trabajo 2: Investigación: Equipos de destilación y tipos de columnas Materia: Procesos de separación III Catedrático: Daniela Méndez Díaz Alumnos: ✓ Velázquez Hernandez Aly Semestre: 6°

Grupo: “A”

INGENIERÍA QUÍMICA Agosto- Diciembre 2020

Índice Introducción. .......................................................................................................................... 3 1.

Equipos utilizados en la destilación: ........................................................................ 4 1.1Destilador de paso corto giratorio: ........................................................................ 4 1.2Destilador de agua:................................................................................................. 4 1.3Kuderna Danish ...................................................................................................... 5 1.4Destilador al vacío rotativo rotavapor ................................................................... 5 1.5Evaporador rotativo al vacío minirrotavapor ......................................................... 6

2.

TIPOS DE COLUMNAS DE DESTILACIÓN: ........................................................................ 6 2.1Columna Batch....................................................................................................... 7 2.2Columnas continuas............................................................................................... 7 2.2.1 Tipos de Columnas Continuas............................................................................. 7

Conclusión: ................................................................................................................... 9 Referencias ................................................................................................................... 9

INDICE DE ILUSTRACIONES:

Ilustración 1: Destilador de paso corto giratorio ................................................................................ 4 Ilustración 2: Destilador de agua (DEP) ............................................................................................... 4 Ilustración 3: Kuderna Danish ............................................................................................................. 5 Ilustración 4: Destilador al vacío rotativo rotavapor .......................................................................... 5 Ilustración 5: Evaporador rotativo al vacío ......................................................................................... 6 Ilustración 6: Diagrama de un rectificador de lote ............................................................................. 7 Ilustración 7: Columna de platos......................................................................................................... 8 Ilustración 8: Columnas de relleno...................................................................................................... 8

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Introducción.

La destilación es una operación básica de transferencia de masa; de equilibrio gas– líquido el cual permite 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. En vez de introducir una nueva sustancia en la mezcla, con el fin de obtener la segunda fase (como se hace en la absorción o desorción de gases) la nueva fase se crea por evaporación o condensación a partir de la solución original. La destilación se refiere a separar soluciones en que todos los componentes son apreciablemente volátiles.

Esta operación es altamente usada en la Industria

como una operación de

transferencia de masa. Sus aplicaciones ya existen como procesos de obtención de alcoholes, aceites esenciales, en la industria cervecera y procesos de laboratorio.

Para llegar a tener el conocimiento de la ingeniería aplicada en este proceso es necesario comprender los equilibrios existentes entre la fase vapor y líquido de las mezclas encontradas.

Los equipos de destilación utilizados en la industria se utilizan en relación al proceso y cantidad producto a obtener, como el alambique y la falca muy utilizados en la industria del pisco; dentro de los equipos más innovadores es el destilador de paso corto giratorio utilizado en destilación al vacío y destilación fraccionada, y el equipo de destilación por arrastre con vapor muy utilizado para la extracción de aceites esenciales. La aplicación de la destilación en la industria alimentaria se desarrolla más para la industria de bebidas alcohólicas como el whisky, vodka, ron, brandy o cognac, tequila, oke, NG KA PV, licores, aguardientes aromáticos y pisco, así también aplicado en aceites esenciales y ácido láctico de uso alimentario.

Las columnas de destilación son utilizadas para separar mezclas, aprovechando la diferencia de los puntos de ebullición que existen en los componentes de las mismas. Cuando las diferencia entre los puntos de ebullición son grandes, se utiliza una Columna de Destilación simple. Pero cuando estos valores son muy cercanos, se debe emplear una Columna de Destilación Fraccionada.

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1. EQUIPOS UTILIZADOS EN LA DESTILACIÓN: 1.1 Destilador de paso corto giratorio: Equipo de laboratorio, es ideal para trabajar al vacío en pequeñas cantidades en: ✓ ✓ ✓ ✓

Evaporación de solventes Sublimación Separación de líquidos Destilación fraccionada

Al combinar temperatura moderada, vacío y Ilustración 1: Destilador de paso corto rotación controlada, se facilita la separación que giratorio 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, que es 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 conectores son resistentes al ataque químico y asegura el buen vacío. La entrada para vacío se conecta a una línea. El mecanismo giratorio regula las velocidades desde 10 a 120 RPM y se fija sobre una base horizontal que permite su desplazamiento para colocar los matraces en posición dentro y fuera de la cámara. Es muy útil para lograr destilaciones en etapas. También cuenta con un mecanismo que permite movimiento horizontal y vertical para ajustar la charola que tiene el hielo seco como medio refrigerante. La charola es de pequeñas dimensiones para utilizar mínimas cantidades de medio refrigerante y evitar el gasto excesivo de éste.

1.2

DESTILADOR DE AGUA:

Fabricados con calefactor de cuarzo y en diferentes capacidades. Ideales para obtener agua de elevada pureza hasta de 0.4 -0.7 µS/cm, lo cual se alcanza mediante el método de destilación múltiple.

El destilador cuenta con sistema de nivel automático que puede ser alimentado desde el grifo, si el agua no tiene más de 260 µS/cm, o por bomba recirculadora, para trabajar con agua previamente tratada.

El equipo es de uso continuo porque cuenta con un sistema que mantiene un nivel constante.

Ilustración 2: Destilador de agua (DEP)

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1.3

Kuderna Danish

Este equipo se utiliza para hacer concentraciones en aceites esenciales. Está estructurado con un baño María el cual cuenta 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. La tina mantiene un volumen de 10 litros para así mantener una buena estabilidad en la temperatura; el equipo puede Ilustración 3: Kuderna Danish controlar temperatura desde ambiente hasta 100°C, el calentamiento se logra con una resistencia de emersión de 800 Watts, fabricada en acero inoxidable. Su control de temperatura digital PID regula temperatura con una gran precisión con sensibilidad de 1 décima de grado. El exterior es fabricado en acero con recubrimiento epoxipoliéster; la bomba de agitación es de uso continuo por lo que puede trabajar en largos periodos sin ningún problema.

1.4

Destilador al vacío rotativo rotavapor

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 24/40 ✓ Matraz con capacidad de 1lt.; forma esférica con junta 35/35 ✓ Tubo de vapor con junta 24/40 de largo ✓ Clip en acero inoxidable para fijar matraz con junta 24/40 ✓ Pinza de acero inoxidable para junta esférica 35/25 ✓ Tapón refrigerante

Ilustración 4: Destilador al vacío rotativo rotavapor

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✓ Empaque 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.

1.5

Evaporador rotativo al vacío minirrotavapor

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. 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. Se puede trabajar con matraces de evaporación desde 10 ml. hasta 250 ml., el matraz receptor con junta esférica Ilustración 5: Evaporador rotativo al vacío tiene una capacidad de 250 ml., el control de temperatura regula de ambiente a 120°C y el rango de velocidad controla de 30 a 300 RPM, trabaja con 127 volts a 60 HZ.

2. TIPOS DE COLUMNAS DE DESTILACIÓN: Hay varios tipos de columnas de destilación, cada una diseñada para un determinado tipo de separación y cada una difiere de la otra en términos de complejidad. Una manera de clasificar las columnas de destilación es observar cómo operan. Por tanto tenemos: ✓ Columnas batch ✓ Columnas continuas La elección de uno u otro tipo de destilación depende a menudo de la clase de industria y de la cantidad a procesar. Cuando se trata de destilar grandes 6

volúmenes, las operaciones continuas son las más convenientes. En cambio, cuando las cantidades son más pequeñas, como es el caso en la industria alimenticia, alcoholera, farmacéutica, de química fina (aditiva, aromatizante), o de las muy especializadas, se prefiere la destilación batch.

2.1 Columna Batch.

En una operación batch, la alimentación a la columna es introducida por lotes. Esto es, la columna se carga con un lote y es entonces cuando se lleva a cabo el proceso de destilación. Cuando el objetivo deseado es alcanzado, se introduce el siguiente lote de alimentación.

La destilación por lotes siempre ha sido una parte importante de la producción de productos químicos estacionales, de baja capacidad y de alta pureza. Es un proceso de separación muy frecuente en la industria farmacéutica.

Ilustración 6: Diagrama de un rectificador de lote

2.2 Columnas continuas Una columna continua recibe un flujo de alimentación continuo. No ocurren interrupciones a menos que se presenten problemas con la columna o en los alrededores de las unidades de proceso. Son capaces de manejar grandes cantidades de material prima y son las más comunes de los dos tipos.

2.2.1 Tipos de Columnas Continuas Las columnas continuas pueden ser convenientemente clasificadas de acuerdo a: a) La naturaleza del flujo de alimentación que se está procesando: ✓ Columnas binarias: el flujo de alimentación contiene solo dos componentes ✓ Columna multicomponente: el flujo de alimentación contiene más de dos componentes. b) El número de flujos de productos que posea: ✓ Columna multiproducto: columna que tiene más de dos flujos de productos. c) Los dispositivos internos: ✓ Columna de platos: Los platos son superficies planas que dividen la columna en una serie de etapas.

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Tienen por objeto retener una cierta cantidad de líquido en su superficie a través del cual se hace burbujear el vapor que asciende de la caldera, consiguiendo así un buen contacto entre el vapor y el líquido.

El líquido de un plato cae al plato siguiente por un rebosadero situado en un extremo del plato. Según la forma del dispositivo que permite el paso del vapor a través del líquido, se distinguen entre: platos perforados (simples agujeros), platos de campana, de válvulas y otros.

Ilustración 7: Columna de platos.

El vapor que llega a un plato por debajo, y el líquido que le llega por encima, no están en equilibrio. En el plato tiene lugar la mezcla intima de ambas corrientes, produciéndose allí la transferencia de materia. El vapor que abandona el plato hacia arriba es más rico en el componente más volátil, y el líquido que cae del plato es más rico en el componente menos volátil.

Platos perforados (simples agujeros), platos de campana, de válvulas y otros ✓ Columna de relleno: Tiene en su interior ocupado por un relleno de anillos (llamados ANILLOS DE RASCHING) o de material perforado. En estas columnas lo más importante es la mayor superficie de contacto ofrecida por el relleno. En las columnas se produce habitualmente un movimiento a contracorriente entre el líquido que desciende y el vapor que asciende. Y es durante este movimiento cuando se purifican los componentes hasta la calidad deseado en el diseño.

Ilustración 8: Columnas de relleno En la columna de destilación, el reflujo o vapor condensado gotea sobre el interior de la columna recubriendo los anillos de Raschig.Por otro lado, el vapor producido por la calefacción del dispositivo asciende por la columna.De esta forma, el vapor generado y el líquido condensado interaccionan en contracorriente en el interior de los anillos de Rasching, tendiendo a establecer un equilibrio. Los componentes menos volátiles se desplazan con el líquido condensado y los más volátiles se desplazan con el vapor generado (es decir, siguen sentidos opuestos).

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Conclusión: La destilación es un método físico de separación de mezclas donde los componentes que se separan tienen marcada diferencia de temperatura de ebullición. Existen diferentes tipos de destilación teniendo en cuenta las propiedades físicas de las sustancias que se separan, así se tienen también diferentes tipos, de columnas de destilación y equipos, cada uno diseñado para un determinado tipo de separación y cada una difiere del otro en términos de complejidad.

Referencias ✓ DESTILADORES » SEV-PRENDO | Sistemas y Equipos de Vidrio. (2018). prendo aparatos de laboratorio. http://www.sevmexico.com/categorias/?ca=4 ✓ Control de Columnas de Destilación. (2008). En Fundamentos de procesos de destilación (pp.

4-6). http://www.biblioteca.udep.edu.pe/bibvirudep/tesis/pdf/1_188_184_136_178 5.pdf ✓ culson, J. M., & richardson, J. R. (2003). ingeniería química operaciones básicas (3.a ed., Vol. 2). Reverté.

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