DESTILACIÓN BINARIA La destilación de mezclas binarias es una de las operaciones básicas más importante en la industria u!mica" En esencia la destilación binaria consiste en la #ormación de dos #ase $liuido% &apor' mantenidas en contacto lo su#iciente para ue se di#undan los componentes de #orma ue al separarlas se consi(an dos #racciones de distintas composición" )uede ser ue * Embulla el liuido + se condense a parte $destilación #las,' * Retorne parte del condensado al destilador $re#lu-o' de #orma ue el l!uido l !uido descendente contacta !ntimamente con el &apor ue asciende al condensador $recti#icación'" As!. As!. el &apor es más rico en el componente más &olátil de la mezcla" En la recti#icación. el contacto puede ser cont!nuo $columnas de relleno' o discont!nuo $columnas de platos'" En ambos. el mo&imiento relati&o entre #ases puede ser en paralelo. contracorriente o cruzado" En el dise/o de destiladores distin(uimos dos tipos de parámetros0 •
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Los ue dependen de ma(nitudes intensivas del sistema $n1 de platos. altura. etc' Los ue dependen de ma(nitudes extensivas del sistema $#lu-os. diámetro. potencias. etc'
El primer tipo se resuel&e cuantitati&amente mediante las l!neas de euilibrio + operación $ecuaciones del euilibrio #!sicou!mico + ecuaciones del balance de una unidad'" El se(undo se suele determinar por procedimientos emp!ricos o semiemp!ricos + balances de ener(!a" Equilibrios líquido-vapor
2ezcla binaria $A%B3 A0 4 &oltátil'" Consideraciones0 % 2ezcla l!uida ,omo(5enea para todo C. no necesariamente ideales" % Sin complicación de p"e". má6imos o m!nimos" % A el más &olátil. lue(o
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% 2ezcla binaria $A%B3 A0 4 &oltátil'" 0 #racc" mol de A en el líquido 0 #racc" mol de A en el vapor % En destilación binaria 7C898:;0 < 8 C = 9 4 : 8 : ("l 9i-ando la presión. sólo la temperatura o la concentración podrán &ariar" &ariar" ⇒
El ob-eti&o de la destilación es alcanzar un destilado rico en el componente li(ero + un residuo rico en el componente pesado" La separación reuiere > ?na se(unda #ase debe ser #ormada tal ue las #ases de l!uido + &apor están presentes + puedan estar en contacto en cada etapa dentro de la columna" > Los componentes ten(an di#erente &olatilidad de manera ue se repartan entre las dos #ases de manera di#erente > Las dos #ases puedan separarse por (ra&edad u otro mecanismo" La destilación e6tracti&a es una t@cnica utilizada para separar mezclas binarias azeotrópicas. en la ue se adiciona un a(ente de separación o sol&ente. cu+a caracter!stica principal es ue no presenta la #ormación de azeótropos con nin(uno de los componentes de la mezcla a separar" El sol&ente altera de manera con&eniente las &olatilidades relati&as de los componentes de la mezcla. por tal razón debe tener ba-a &olatilidad para ase(urar su permanencia en la #ase l!uida. además. para (arantizar el contacto con la mezcla a lo lar(o de toda la columna debe tener un punto de ebullición superior al de los componentes a separar + se debe adicionar en una de las etapas cercanas al condensador. por encima de la etapa de mezcla azeotrópica" CL?2NA DE DESTILACIÓN BINARIA El ob-eti&o del dise/o de las columnas de destilación consiste no sólo en conse(uir un producto con la calidad reuerida a un costo m!nimo. sino ue tambi@n se debe proporcionar un producto con un (rado de pureza constante. aunue se produzca al(una &ariación en la composición de la mezcla de partida $alimentación'. ,ec,o bastante #recuente en las industrias" Los euipos de destilación están #ormados esencialmente por una o &arias etapas donde se e#ectan simultáneamente estas dos operaciones de &aporización + condensación parciales. e6istiendo tres m@todos de lle&arse a cabo0 destilación di#erencial. destilación sbita + recti#icación" En (eneral una columna de destilación binaria consiste de0 > ?na columna de N etapas teóricas > ?n condensador total para producir un reu-o > ?n reboiler parcial para producir &apor > ?na etapa para la alimentación"
Esta con(uración permita conse(uir una separación e6cepto en los casos donde una azeotropo e6iste. donde uno de los producto este cerca de la concentración del azeotropo" 9ACTRES ?E IN9L?FEN EN EL DISEG F ANHLISIS DE LA DESTILACIÓN BINARIA > Composición. u-o. temperatura. #ase + presión de la alimentación > rado de separación deseado entre los componentes > )resión de operación. debe ser menor a la presión cr!tica de la mezcla > Ca!da de presión en la columna particularmente en las operaciones al &ac!o > 2!nimo reu-o + reu-o actual > 2!nimo numero de etapas de euilibrio + numero actual > Tipo de condensador $ parcial o total' > Tipo de reboiler > Tipo de contacto $ platos o empaues' > Diámetro + altura de la columna > Etapa de alimentación Si los componentes se descomponen a la temperatura del reboiler es necesario utilizar destilación al Jac!o 2ETD DE DESTILACIN * 2@todo De 2ccabe = T,iele0 El en#oue (rá#ico presentado por 2cCabe + T,iele en K:M. conocido como el m@todo de 2cCabe%T,iele. se considera el más simple + uizás el más ilustrati&o para el análisis de la destilación #raccionada binaria" Este m@todo usa el ,ec,o de ue la composición de cada plato teórico $o etapa de euilibrio' está totalmente determinada por la #racción molar de uno de los dos componentes del destilado" El m@todo de 2cCabe%T,iele se basa en el supuesto de desbordamiento de molar constante ue e6i(e ue0 * Los calores molares de &aporización de los componentes de la alimentación son i(uales" * As! para cada mol de l!uido &aporizado se condensa un mol de &apor" * Los e#ectos del calor. tales como calores de disolución + la trans#erencia de calor ,acia + desde la columna de destilación se consideran despreciables" * 2@todo de Sorel0 El m@todo de Sorel consiste en un m@todo anal!tico donde se &a calculando plato a plato resol&iendo cada uno de los balances de materia + ener(!a para obtener los caudales de l!uido + &apor. la temperatura de plato + las composiciones"
* 2@todo de Leis0 La estructura de Leis. tambi@n llamada dia(rama de punto. modelo de Leis o representación de Leis. es una representación (rá#ica ue muestra los enlaces entre los átomos de una mol@cula + los pares de electrones solitarios ue puedan e6istir" Esto es posible cuando los calores de &aporización de los componentes de alimentación son apro6imadamente i(uales" Ejerccio
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componentes ori(inales. ,aciendo posible la separación" El sol&ente adicionado es de ba-a &olatilidad + no se e&apora apreciablemente en el #raccionador" Tal proceso se basa en la di#erencia en las des&iaciones de la idealidad entre el sol&ente + los componentes de la mezcla binaria a separar" DESTILACIÓN TERNARIA Se entiende por mezcla ternaria. a una mezcla con#ormada por tres sustancias di#erentes" ?n sistema ternario puede #ácilmente representarse mediante un dia(rama trian(ular $#i(ura ad-unta'" Cada &@rtice representa el K del componente representado en dic,o &@rtice" Los lados del trián(ulo representan mezclas binarias de los componentes situados en los &@rtices e6tremos" ?n punto situado en el interior del trián(ulo representa a una mezcla ternaria" La separación se puede ,acer utilizando las clásicas secuencias de destilación con&encionales. es decir. la secuencia directa en la cual los componentes se separan uno por uno en los destilados. o en la secuencia indirecta en la cual los componentes se separan uno por uno en los #ondos" TRRE DE DESTILACIÓN TERNARIA En una torre de destilación ternaria se alimenta en la columna cerca de su parte central con un determinado #lu-o + una concentración de#inida" El plato en el ue se introduce la alimentación recibe el nombre de plato de alimentación" Todos los platos por encima de este. constitu+en la sección de recti#icación. mientras ue todos los platos por deba-o de la alimentación. constitu+e la sección de a(otamiento" La alimentación desciende por la sección de a(otamiento ,asta el #ondo de la columna. donde se mantiene un ni&el de liuido de#inido el liuido #lu+e por (ra&edad ,asta el calderin. ue (enera &apor + lo de&uel&e al #ondo de la columna. comenzando as! el ascenso por la columna de dic,o &apor" Del calderin se e6trae el producto de cola" Los &apores ue lle(an a la parte superior de la columna se condensan totalmente en un condensador" )arte de este condensado se de&uel&e al plato superior de la torre + parte se e6trae como producto" Esta corriente de l!uido recibe el nombre de re#lu-o" El liuido ue desciende es el ue interacciona con el &apor ascendente" Si no se #orman azeotropos. los productos de cabeza + cola pueden obtenerse con una pureza ele&ada si ,a+ su#icientes platos + utilizando un re#lu-o adecuado"
,ttp0,tml"rincondel&a(o"comdestilacion%de%una%mezcla%binaria%liuida",tml ,ttp0ebdelpro#esor"ula"&ein(enieriamoiraclasesclaseUa ,ttp0es"iVipedia"or(iViDestilaciCUBUn ?n azeótropo $o mezcla azeotrópica' es una mezcla l!uida de dos o
más componentes ue posee un nico punto de ebullición constante + #i-o. + ue al pasar al estado &apor $(aseoso' se comporta como un compuesto puro. o sea como si #uese un solo componente" ?n azeótropo. puede ,er&ir a una temperatura superior. intermedia o in#erior a la de los constitu+entes de la mezcla. permaneciendo el l!uido con la misma composición inicial. al i(ual ue el &apor. por lo ue no es posible separarlos por destilaciónsimple o por e6tracción l!uido%&apor utilizando l!uidos iónicos como el cloruro de K%butil%U%metilimidazolio" La destilación e6tracti&a es uno de los m@todos más estudiados para la separación de mezclas azeotrópicas. se basa en la adición de un a(ente de separación ue modi#ica la &olatilidad de los componentes e&itando la #ormación del azeótropo" En la columna de separación. los puntos de alimentación de la mezcla + el sol&ente. determinan unas zonas con #unciones di#erentes.
