TORRES DE DESTILACION

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIA Facultad de Ingeniería Ingeniería Industrial y de Sistemas

TORRES DE DESTILACION [FISICOQUIMICA Y OPERACIONES UNITARIAS - U]

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INTEGRANTES:

- Caramantin Troibas Junior. - Camasca Olivari Favio - Aburto Luna Liliana 

PROFESOR:

- Hernan Parra Osorio. 

COD. CURSO Y SECCION:

- TP 213 U.

2 de Dic. , 2010.

Torres de Destilación

Fisicoquímica y Operaciones Unitarias - U

INTRODUCCION La destilación es la operación unitaria más utilizada en la industria quimica, la cual consiste en separa 2 o más sustancias aprovechando las propiedades de punto de ebullición y presión de vapor propias de cada liquido. Esta operación aprovecha estas cualidades de los líquidos para poder separarlos mediante la evaporación del que tenga menor punto de fusión o menor presión de vapor y recuperarlo mediante la condensación. Para el desarrollo y comprensión del presente tema, el presente informe desarrollara los siguientes temas: 

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Descripción de Equipo, en donde se verá con detalle las partes y elementos mecánicos que componen el equipo que realiza la destilación Descripción de la Operación untaría de destilación, en donde se detallara los diversos procesos que son necesarios para la separación de los líquidos mediante la técnica de destilación Aplicaciones industriales, este es el último tema a tratar en él se verá como esta operación se aplica a las diversas industrias

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TORRES DE DESTILACION 1.-OBJETIVOS 

Familiarizar al estudiante con el proceso de destilación del etanol.  Conocer los procesos que se dan en la destilación industrial  Conocer los distintos equipos que son destinados a la realización de esta operación unitaria  Apreciar, conocer y comparar las diferencias entre la destilación teórica y la destilación practica

2.- DESCRIPCION DEL EQUIPO

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El equipo de destilación a través de un hervidor, unas torres de platos y un condensador es harto conocido en la industria. En este caso este equipo cuenta con sensores digitales de temperatura utilizando termocupla. La columna ha sido construida con dos tipos de vidrio. El vidrio Pirex Prand N°7740, se empleo para las paredes de la columna

3.- PARTES DEL EQUIPO En realidad podemos separar el equipo en tres grandes partes: hervidor, torre de platos y condensador, pero por razones de didáctica desglosaremos todas las partes de este equipo de destilación. 

Hervidor

Es el tanque donde hierve la solución y por ende de donde se vaporizara hacia la parte superior de la torre. Entre el vapor y la cubierta final se encuentra una capa de yeso para mantener la temperatura. También se puede encontrar un indicador del nivel de solución que tiene el hervidor.

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TORRE DE PLATOS

Estas son estructuras verticales cilíndricas que contienen una cantidad determinada de platos que en este caso son 10. Estas torres poseen distintos elementos de medición y zonas de salidas que permiten un mejor manejo de la operación.

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PLATO

La función de los platos es el de distribuir el líquido que proviene del plato superior (cae por condensación) a través del todo el plato, con el fin de que tenga contacto con el vapor que proviene del plato inferior; para así generar vapor y líquido en distintas composiciones las cuales subirán a la siguiente etapa como vapor o bajarán a la etapa inferior como líquido, esto continuamente durante todo el proceso. 

TERMOCUPLA

Es un elemento medidor de la temperatura en el interior de los platos que se conecta mediante cables. Por cada plato existe una termocupla. 

CONDENSADOR

Luego de que llegue al ultimo plato de destilación, el vapor de etanol caliente tiene que pasar por un proceso de enfriamiento, es decir pasar por el condensador que son tubos que mediante agua enfrían hasta condensar es gas par poder recogerlo a través de un caño.

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VALVULAS

Permite la toma de muestras a través de los platos para medir ya sea composición o temperatura.

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BAROMETRO

Este elemento se manipula manera manual con la intención de acelerar el proceso, además que no se rebalse el liquido por acumulación de gases .

4.- FUNCIONAMIENTO Primero debemos calcular la concentración inicial de alcohol etílico para comenzar con el proceso de destilación, al final volvemos a calcular la concentración del liquido que obtenemos. Cogemos una muestra vertiéndolo en la probeta y con el alcoholímetro medimos su grado de alcohol, La concentración inicial fue de 21%.

Funcionamiento

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Preparar el tanque de alimentación con una cantidad adecuada de mezcla binaria (etanol y agua). Siguiente hacemos el Pre-calentamiento. El cual consiste en calentar la columna de platos hasta alcanzar un equilibrio térmico, entre el equipo y el ambiente circundante (alrededor de 30 min por cada plato). Dicho calentamiento se realizara desde la parte inferior del equipo (Fondo) y deberá ser progresivo hasta que el ultimo plato alcance la temperatura de destilado. El plato en el que se introduce la alimentación recibe el nombre de plato de alimentación., todos los platos por encima de éste, constituyen la sección de rectificación, mientras que todos los platos por debajo de la alimentación, incluyendo el plato de alimentación, constituyen la sección de agotamiento. La alimentación desciende por la sección de agotamiento hasta el fondo de la columna, donde se mantiene un nivel de líquido definido. Calentamos el dispositivo que almacena nuestra solución binaria (calderin), Este calentamiento se hace a través de vapor de agua, el cual es proporcionado por un caldero y guiado hasta el equipo de destilación por medio de tuberías cubiertas de un material aislante, para evitar pérdidas de calor. Además se debe llevar un control de la temperatura de cada brida (platos o etapas), ello se hace a través se termocuplas instaladas a lo largo de la columna

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Durante el calentamiento, será necesario el control visual de nuestra solución binaria dentro de la columna de bach, esta no debe ser tumultuosa, en cuyo caso deberá controlarse con la válvula manual (abriendo o cerrando). En la

parte superior (Tope), comprende 2

condensadores (intercambiadores de calor) y un tanque de almacenamiento del vapor condensado (Drum). También se debe toma un

control

de

la

temperatura

de

los

condensadores. El Drum posee al igual que el calderin un indicador de nivel, además de dos salidas; una es de Destilado y una segunda de Reflujo. Parte de este condensado se devuelve al plato superior

de la torre y parte se extrae

como producto; esta corriente de líquido recibe el nombre de reflujo. El líquido que desciende es el que interacciona con el vapor ascendente. El reflujo nos permite mantener la temperatura de la última etapa. Finalmente, y una vez alcanzado el equilibrio térmico columna de destilación – ambiente (a la temperatura indicada ideal de destilación de la solución binaria), se procede a la obtención del Destilado.

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Del liquido destilado cogemos una muestra vertiéndolo en la probeta y con el alcoholímetro medimos su grado de alcohol, La concentración final l fue de 98 %.

5.-TIPOS 

Destilación fraccionada

En el ejemplo anterior, si se consigue que una parte del destilado vuelva del condensador y gotee por una larga columna a una serie de placas, y que al mismo tiempo el vapor que se dirige al condensador burbujee en el líquido de esas placas, el vapor y el líquido interaccionarán de forma que parte del agua del vapor se condensará y parte del alcohol del líquido se evaporará. Así pues, la interacción en cada placa es equivalente a una redestilación, y construyendo una columna con el suficiente número de placas, se puede obtener alcohol de

95%

en

una

operación

individual.

Además,

introduciendo

gradualmente la disolución original de 10% de alcohol en un punto en mitad de la columna, se podrá extraer prácticamente todo el alcohol del agua mientras desciende hasta la placa inferior, de forma que no se desperdicie nada de alcohol. Este proceso, conocido como rectificación o destilación fraccionada, se utiliza mucho en la industria, no sólo para mezclas simples de dos componentes (como alcohol y agua en los productos de fermentación, u oxígeno y nitrógeno en el aire líquido), sino también para mezclas más complejas como las que se encuentran en el alquitrán de hulla y en el petróleo. La columna fraccionadora que se usa con más

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frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas están dispuestas horizontalmente, separadas unos centímetros, y los vapores ascendentes suben por unas cápsulas de burbujeo a cada placa, donde burbujean a través del líquido. Las placas están escalonadas de forma que el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa de abajo y allí fluye de derecha a izquierda. La interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del líquido sea transportado por el vapor a la placa superior. En este caso, pueden ser necesarias cinco placas para hacer el trabajo de cuatro placas teóricas, que realizan cuatro destilaciones. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada, en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos de barro o trocitos de tuberías de vidrio. La única desventaja de la destilación fraccionada es que una gran fracción (más o menos la mitad) del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe hervirse otra vez, con lo cual hay que suministrar más calor. Por otra parte, el funcionamiento continuo permite grandes ahorros de calor, porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar el material que entra. Cuando la mezcla está formada por varios componentes, estos se extraen en distintos puntos a lo largo de la torre. Las torres de destilación industrial para petróleo tienen a menudo 100 placas, con al menos diez fracciones diferentes que son extraídas en los puntos

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adecuados. Se han utilizado torres de más de 500 placas para separar isótopos por destilación. 

Destilación por vapor

Si dos líquidos insolubles se calientan, ninguno de los dos es afectado por la presencia del otro (mientras se les remueva para que el líquido más ligero no forme una capa impenetrable sobre el más pesado) y se evaporan en un grado determinado solamente por su propia volatilidad. Por lo tanto, dicha mezcla siempre hierve a una temperatura menor que la de cada componente por separado. El porcentaje de cada componente en el vapor sólo depende de su presión de vapor a esa temperatura. Este principio puede aplicarse a sustancias que podrían verse perjudicadas por el exceso de calor si fueran destiladas en la forma habitual. 

Destilación al vacío

Otro método para destilar sustancias a temperaturas por debajo de su punto normal de ebullición es evacuar parcialmente el alambique. Por ejemplo, la anilina puede ser destilada a 100 °C extrayendo el 93% del aire del alambique. Este método es tan efectivo como la destilación por vapor, pero más caro. Cuanto mayor es el grado de vacío, menor es la temperatura de destilación. Si la destilación se efectúa en un vacío prácticamente perfecto, el proceso se llama destilación molecular. Este proceso se usa normalmente en la industria para purificar vitaminas y otros productos inestables. Se coloca la sustancia en una placa dentro de un espacio evacuado y se calienta. El

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condensador es una placa fría, colocada tan cerca de la primera como sea posible. La mayoría del material pasa por el espacio entre las dos placas, y por lo tanto se pierde muy poco.

6.-APLICACIONES INDUSTRIALES 

Destilación Del Petróleo

La destilación es la operación fundamental para el refinado del petróleo. Su objetivo es conseguir, mediante calor, separar los diversos componentes del crudo. Cuando el crudo llega a la refinería es sometido a un proceso denominado “destilación fraccionada”.

El petróleo crudo calentado se separa físicamente en distintas fracciones de destilación directa, diferenciadas por puntos de ebullición específicos y clasificados, por orden decreciente de volatilidad, en gases, destilados ligeros, destilados intermedios, gasóleos y residuo. La

mayor

parte

de

los

productos

destilados

se

convierten

posteriormente en otros productos más utilizables cambiándoles el tamaño y las estructuras de las moléculas a través del “craking”.

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Recuperación De Disolventes

Es sabido que muchas industrias utilizan disolventes en su proceso productivo, también en procesos de limpieza (detergentes) o remover impurezas disueltas. Es to ocasiona una ligera contaminación en cierta etapa del proceso productivo, por ello la empresa se ve forzada a tratar y recuperar los disolventes. La separación de mezclas de solventes generalmente requiere de destilaciones simples múltiples o rectificaciones. En la rectificación por lotes, los vapores del solvente pasan a través de la columna de fraccionamiento donde entran en contacto con solvente condensado (reflujo) ingresando por la parte superior de la columna La operación se realiza mayormente en columnas de destilación ya que se puede trabajar en unas buenas condiciones de seguridad 

Destilación De Alcoholes

La destilación en esta industrial es primordial, básica y clave del éxito para un buen licor, la obtención de las distintas bebidas alcohólicas (los espirituosos) generan gustos y preferencias en quienes la consumen, como consecuencia de esto tienen un valor respetado en

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el mercado. Cuando se lleva a ebullición una disolución de alcohol, la mayor parte del vapor inicial es de alcohol, pues alcanza su punto de ebullición antes que el agua. El vapor se recoge y se condensa varias veces para obtener la mezcla de alcohol más concentrada, que se emplea para fabricar el whisky. 

Farmacéutica:

En un proceso de destilación se obtiene una gran variedad de aceites (esencias), de ahí se toman los que tiene propiedades medicinales Ahora la ciencia moderna los procesa para obtener drogas o remedios específicos para prevenir o curar diversas afecciones tanto del ser humano como de animales. En base a sus propiedades son ampliamente utilizados para el aparato digestivo, respiratorio, nervioso y circulatorio.

7.- CONCLUSIONES 

Para que sea posible una destilación es necesario tener una diferencia considerable de puntos de ebullición de dos sustancias.

 La destilación fraccionaria es una operación básica de la

industria química y afines fundamentalmente en la separación de mezclas de componentes líquidos  Es importante determinar las constantes críticas y por ende las maneras de monitorearlas constantemente en el transcurso de la

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operación unitaria. En este caso hablamos de tres vitales, la Temperatura, la presión y el flujo.

 la destilación fraccionaria es una operación básica de la industria química y afines fudamentalmente en la separación de mezclas de componentes líquidos.

8.- Recomendaciones 

Se debe tener en cuenta que la calibración y el uso adecuado del equipo no dará una mejor eficiencia del mismo.

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Se debe cumplir con todas las medidas de seguridad, cualquiera no puede manipular este tipo de dispositivos, se necesita de una indumentaria y capacitación especiales.

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Se debe evitar en lo posible el alcance de niños y personas ajenas a la instrumentación del lugar y demás maquinarias.

9.- Bibliografía Libros: 

Técnicas Analíticas de separación. Miguel Varcarcel.

Webs: 

www.alambiques.com/tecnicas_ destilacion.htm



quimicalibre.com/ destilación /

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