PRINCIPIOS DE DESTILACIÓN

PRINCIPIOS DE DESTILACIÓN La separación de los componentes de una mezcla líquida a través de la destilación depende de las diferencias en los puntos de ebullición de los componentes individuales. También, dependiendo de las concentraciones de los componentes c omponentes presentes, la mezcla líquida, tendrá diferentes características punto de ebullición. Por lo tanto, los procesos de destilación dependen de las características de presión de vapor de mezclas de líquidos. Presión de vapor y de ebullición La presión de vapor de un líquido a una temperatura determinada es la presión ejercida por el equilibrio de las moléculas que entran y salen de la superficie del líquido. Éstos son algunos puntos importantes con respecto a la presión de vapor: • La entrada de energía aumenta la presión de vapor • La presión de vapor se relaciona con punto de ebullición • Un líquido se dice que 'hervir', cuando su presión de vapor es igual a la presión del entorno • La facilidad con que un líquido hierve depende de su volatilidad • Líquidos con alta presión de vapor (líquidos volátiles) se hierven a temperaturas más bajas • La presión de vapor y por lo tanto el punto de ebullición de una mezcla de líquido depende

de las cantidades relativas de los componentes de la mezcla de • Destilación se produce debido a las diferencias en la volatilidad de los componentes de la

mezcla líquida El diagrama de punto de ebullición El diagrama de punto de ebullición se muestra cómo las composiciones de equilibrio de los componentes de una mezcla líquida varía con la temperatura a una presión fija. Consideremos un ejemplo de una mezcla líquida que contiene 2 componentes (A y B) - una mezcla binaria. Esto tiene el siguiente diagrama de punto de ebullición. El punto de ebullición de A es aquella en que la fracción molar de A es 1. El punto de ebullición de B es aquella en que la fracción molar de A es 0. En este ejemplo, A es el componente más volátil y por lo tanto tiene un punto de ebullición inferior a B. La curva superior en el diagrama se llama la curva del punto de rocío, mientras que el inferior se llama la curva del punto de burbuja. • El punto de rocío es la temperatura a la que el vapor saturado comienza a condensarse. • El punto de burbuja es la temperatura a la que el líquido empiece a hervir.

De la región por encima de la curva del punto de rocío se muestra la composición de equilibrio del vapor sobrecalentado, mientras que la región por debajo de la curva del punto de burbujase muestra la composición de equilibrio de la Subcomisión de refrigeración líquida.

Por ejemplo, cuando un sub refrigeración líquida con la fracción molar del punto A = 0,4 (A) se calienta, su concentración se mantiene constante hasta llegar a la burbuja punto (punto B), cuando empiece a hervir. Los vapores emitidos durante la cocción tiene la composición de equilibrio dada por el punto C, aproximadamente 0,8 A. fracción molar Esto es aproximadamente un 50% más rico en A que en el líquido original. Esta diferencia entre las composiciones del líquido y el vapor es la base para las operaciones de destilación.

La volatilidad relativa La volatilidad relativa es una medida de las diferencias en la volatilidad de entre el 2 de componentes, y por lo tanto sus puntos de ebullición. Esto indica cuán fácil o difícil la separación se hará especial. La volatilidad relativa del componente 'i' con respecto al componente «j» se define como

Yi = fracción molar de componente 'i' en el vapor de xi = fracción molar de componente 'i' en el líquido

 Así, si la volatilidad relativa de entre 2 componentes está muy cerca de uno, es una indicación de que tienen características muy parecidas presión de vapor. Esto significa que tienen puntos de ebullición muy similares y por lo tanto, será difícil separar los dos componentes a través de la destilación.

VAPOR DE LÍQUIDOS DE EQUILIBRIO Las columnas de destilación están diseñados en base a las propiedades del punto de ebullición de los componentes en las mezclas de ser separados. Así, el tamaño, en particular la altura de las columnas de destilación están determinados por el equilibrio líquido vapor (VLE) de datos para las mezclas. De vapor-líquido-Equilibrio (VLE) Curvas VLE presión constante de datos obtenido a partir de los diagramas de punto de ebullición. Datos de VLE de mezclas binarias se presenta a menudo como un complot, como se muestra en la figura de la derecha. La trama VLE expresa la burbuja punto y el punto de rocío de una mezcla binaria a presión constante. La línea curva que se llama la línea de equilibrio y se describe la composición del líquido y vapor en equilibrio a una presión fija. Esta gráfica muestra VLE particular, una mezcla binaria que tiene un uniforme de vapor de equilibrio líquido-que es relativamente fácil de separar. Los próximos dos parcelas VLE abajo en el otro lado, no muestran los sistemas de ideales que se presentan más separaciones difíciles. Podemos decir de la forma de las curvas y esto se explica más adelante. Las curvas de VLE más intrigantes son generados por los sistemas isotrópicos. El zootropo es una mezcla líquida que cuando se vaporiza, produce la misma composición que el líquido. Las dos parcelas VLE a continuación, muestran dos sistemas diferentes isótropo, uno con un punto de ebullición mínimo y uno con un máximo punto de ebullición. En ambas parcelas, las curvas de equilibrio cruzar las líneas en diagonal, y esto son los puntos donde la isótropo Zoetrope ocurrir. En otras palabras, los sistemas de isotrópica dar lugar a VLE parcelas en las que l as curvas de equilibrio cruza las diagonales. Tenga en cuenta las formas de las respectivas líneas de equilibrio en relación con las líneas diagonales que dividir en dos las parcelas VLE. Ambas parcelas son, sin embargo, obtenidos a partir de sistemas homogéneos isótropos. Un Zoetrope que contiene una fase líquida en contacto con el vapor se llama Zoetrope homogénea. Un Zoetrope homogéneo no puede separarse de la destilación convencional. Sin embargo, la destilación al vacío, puede ser utilizada como las presiones más bajas se puede desplazar el punto de isotrópica. Alternativamente, una sustancia adicional puede añadir a desplazar el punto isotrópica a una posición más "favorables". • •

Cuando este componente adicional aparece en cantidades apreciables en la parte superior de la columna, la operación se llama destilación isotrópica. Cuando el componente adicional aparece sobre todo en la parte inferior de la columna, la operación se llama destilación extractiva

La curva de VLE de la izquierda es también generado por un sistema isótropo, en este caso un zootropo heterogéneos. Zoetrope heterogéneos se pueden identificar por la "parte plana" en el diagrama de equilibrio.

Pueden ser separados en 2 columnas de destilación ya que estas sustancias suelen estar constituidos por dos fases líquidas, con muy diferentes composiciones. Las fases pueden ser separadas utilizando tanques de sedimentación en condiciones adecuadas. Destilación Un proceso en el que una mezcla de líquido o vapor de dos o más sustancias se separa en sus fracciones componentes de pureza deseado, por la aplicación y la eliminación de calor. La destilación se basa en el hecho de que el vapor de una mezcla de ebullición será más rico en los componentes que tienen menos puntos de ebullición. Por lo tanto, cuando este vapor es enfriado y condensado, el condensado se contiene componentes más volátiles. Al mismo tiempo, la mezcla original contendrá más de los materiales menos volátiles. Las columnas de destilación están diseñadas para lograr esta separación de manera eficiente. Aunque muchas personas tienen una idea clara de lo "destilación" se entiende, los aspectos importantes que parecen estar pérdidas desde el punto de vista de fabricación son las siguientes:  

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Destilación es la técnica de separación más comunes Que consume enormes cantidades de energía, tanto en términos de requisitos de refrigeración y calefacción Puede contribuir a más del 50% de los gastos de funcionamiento de plantas

La mejor manera de reducir los costes operativos de las unidades existentes, es mejorar su eficiencia y operación a través de la optimización de procesos y control. Para lograr esta mejora, un conocimiento profundo de los principios de destilación y cómo se diseñan los sistemas de destilación es esencial. El objetivo de este conjunto de notas es exponer a la terminología utilizada en la práctica de destilación y de dar una introducción muy básica a:        

Tipos de columnas de Equipos de destilación y funcionamiento básicos Internos de la columna Reconstructores Principios de destilación Equilibrio líquido vapor Diseño de la columna de destilación y de Los factores que afectan la operación de columna de destilación

Tipos de columnas de destilación

Hay muchos tipos de columnas de destilación, cada uno diseñado para llevar a cabo determinados tipos de separaciones, y cada diseño es diferente en términos de complejidad.

Lotes y continuo Columnas Una forma de clasificar el tipo de columna de destilación es ver cómo se explotan. Así  tenemos:  

Lotes y columnas continuas. Columnas de lotes

En la operación por lotes, la alimentación de la columna se introduce por lotes sabio. Es decir, la columna está acusado de un «lote» y luego el proceso de destilación se lleva a cabo. Cuando la tarea deseada se logra, un lote al lado de la alimentación se introduce. Columnas continuas En contraste, las columnas de proceso continuo de una corriente de alimentación continua. Sin interrupciones se producen a menos que haya un problema con la columna o alrededor de las unidades de proceso. Ellos son capaces de manejar caudales altos y son los más comunes de los dos tipos. Vamos a concentrarnos sólo en esta clase de columnas. Tipos de columnas continuas Columna continua puede ser clasificada de acuerdo a: La naturaleza de los componentes que están procesando   

Columna binaria - sólo contiene dos componentes Multi-componente de la columna - la alimentación contiene más de dos componentes multi-columna de producto - columna tiene más de dos flujos de producto

Cuando las salidas de alimentación extra cuando se utiliza para ayudar con la separación 

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Destilación extractiva - cuando la alimentación adicional aparece en el flujo de producto de fondo La destilación azeotrópica - cuando la alimentación adicional aparece en el flujo de producto de gama alta

El tipo de internos de la columna 

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Columna de la bandeja - en bandejas de diferentes diseños se utilizan para contener el líquido para proporcionar un mejor contacto entre la separación líquido-vapor, por lo tanto, mejor. Columna de relleno - donde en lugar de bandejas, "envases" se utilizan para mejorar el contacto entre vapor y líquido

EQUIPOS DE DESTILACION BÁSICOS Y FUNCIONAMIENTO Componentes principales de columnas de destilación Las columnas de destilación se componen de varios componentes, cada uno de los cuales se utiliza tanto para la transferencia de energía de calor o mejorar la transferencia de material. La destilación típica contiene varios componentes principales: • Un depósito vertical donde la separación de los componentes líquidos se lleva a cabo • Interiores de columnas como bandejas o chapas y / o envases que se utilizan para

mejorar la separación de componentes • Una caldera para proporcionar la vaporización necesaria para el proceso de destilación • Un condensador para enfriar y condensar el vapor salir de la parte superior de la

columna de n tambor de reflujo para mantener el vapor condensado a partir de la parte superior de la columna para que el líquido (reflujo) pueden ser reciclados y devueltos a la columna. Las casas de cáscara vertical de la columna interna y, junto con el condensador y la caldera, constituye una columna de destilación. Un esquema de una unidad de destilación típico con una misma entrada y dos corrientes de productos se muestran a continuación: Funcionamiento básico y terminología La mezcla líquida que se transforma se conoce como la alimentación y esto es introducido generalmente en alguna parte cerca de la mitad de la columna en una bandeja conocida como la bandeja de alimentación. La bandeja de alimentación se divide la columna en un principio (el enriquecimiento o rectificación) y una sección inferior (stripping) sección. La alimentación corre por la columna donde se recoge en el fondo de la caldera. El calor es suministrado a la caldera para generar vapor. La fuente de entrada de calor puede ser cualquier líquido adecuado, aunque en la mayoría de las plantas químicas Este es normalmente de vapor. En las refinerías, la fuente de calor pueden ser los flujos de producción de las otras columnas. El vapor se suscitó en la caldera es re-introducido en la unidad en la parte inferior de la columna. El líquido eliminado de la caldera se conoce como el producto del fondo o, simplemente, los fondos. El vapor se mueve a la columna, y como sale de la parte superior de la unidad, es refrigerado por un condensador. El líquido condensado se almacena en un recipiente de explotación conocido como el reflujo de tambor. Algunos de este líquido se vuelva a la parte superior de la columna y esto se llama reflujo. El líquido condensado que se elimina del sistema es conocido como el producto destilado o superior.

Por lo tanto, existen corrientes internas de vapor y líquido dentro de la columna, así como los flujos externos de los alimentos y las corrientes de productos, dentro y fuera de la columna.