Destilación Azeotrópica de Etanol

Destilación Azeotrópica de Etanol

Introducción La destilación azeotrópica heterogénea es un proceso que se utiliza para separar mezclas de comportamiento no ideal. Ejemplo: deshidratación de etanol para obtener alcohol anhidro.

Des cri pción del del proceso proceso La destilación azeotrópica es un fraccionamiento que se facilita con la adición de un nuevo componente al sistema para desplazar el equilibrio liquido - vapor en un sentido favorable (agente separador). Se aplica para separar mezclas de sustancias no semejantes que se desvían de la ley de Raoult y que no pueden separarse a presiones normales por simple destilación aun cuando sus puntos de ebullición no estén muy próximos. Generalmente el proceso utiliza la combinación de un azeótropo de mínimo punto de ebullición ebullición y la presencia de equilibrio líquido-líquido. líquido-líquido. Los azeotropos se clasifican en dos grupos: los que existen en una fase liquida (homogéneos) y los que existen en dos o mas fases liquidas en equilibrio (heterogéneos). El etanol y el agua forman un azeotropo binario homogéneo mínimo, con una composición de alcohol de 0.956 fracciones en masa, siendo ésta la solución alcohólica más rica que puede recuperarse por destilación simple a presión atmosférica. Para el proceso de deshidratación de estas mezclas, se puede emplear benceno como agente formador del azeotropo heterogéneo. El benceno forma con el etanol y el agua un azeotropo ternario mínimo que hierve a una temperatura inferior al del azeotropo binario (alcohol  – agua) y que contiene una relación de agua a etanol más alta que la del azeotropo binario. En el diagrama de proceso, el benceno se adiciona adiciona en la segunda columna columna y origina un producto de tope que es el azeotropo ternario, permitiendo la deshidratación final del alcohol. Este disolvente debe añadirse al sistema en cantidad suficiente para efectuar una rápida destilación, pero nunca con tal exceso exceso que contamine contamine el alcohol absoluto. absoluto. Los vapores del azeotropo ternario (etanol: 18,5%, benceno: 74,1%, agua: 7,4%; 64,86ºC) se condensan y pasan a un decantador en el que la mezcla se separa en dos capas. La capa superior, rica en benceno, se recicla a la columna de deshidratación como reflujo, y la inferior se alimenta a una tercera columna, en la que se recupera el benceno como azeotropo ternario que se condensa y retorna a la torre de deshidratación. El alcohol acuoso procedente de la base de esta tercer columna se alimenta a una cuarta torre que recupera el azeótropo binario alcohol-agua (96% y 78,2 ºC) que retorna como alimentación a la columna deshidratadora para su tratamiento.

Como el benceno se devuelve en ciclo continuo a la segunda columna, se utiliza indefinidamente, compensándose algunas pérdidas con una pequeña cantidad de benceno nuevo que se añade al reflujo. Es importante destacar esta característica desde el punto de vista económico y ambiental.

Etanol 96 % Destilado 96%

 Azeotropo Ternario

Decantador  20ºC

Etanol 18.5 % Benceno 74.1 %  Agua 7.4 %

L P

64.85ºC

Etanol 18.5 % Benceno 74.1 %  Agua 7.4 % 64.85ºC

78.2ºC

Etanol 14.5 % Benceno 84.5 %  Agua 1 %

Solución de etanol 10% T-101

T-103

T-102

T-104

Etanol 53 % Benceno 11 %  Agua 36 %

Sn diluida de Etanol - Agua

Residuo

Etanol absoluto

Sn diluida de Etanol - Agua

Flowsheet Destilación azeotrópica de Etanol

Referencias: T- 101: Torre de destilación simple T- 102: Torre deshidratadora T- 103: Torre de Agotamiento T- 104: Torre de Recuperación Final

 Agua