La destilación es una operación unitaria, de transferencia de masa, es la más utilizada en ingeniería química - que consiste en separar dos o más c


Expo destilacion simple
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2. DESTILACIÓN FRACCIONADA

La destilación fraccionada también llamada Rectificación, es una variante de la destilación simple que se emplea cuando es necesario separar compuestos de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos (diferencia de menos de 25ºC en su punto de ebullición). Algunos de los ejemplos más comunes son el petróleo, y la producción de etanol.

La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento (vigreux). Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos" (placas). Esto facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los líquidos con menor punto de ebullición se convierten en vapor, y los vapores de sustancias con mayor punto de ebullición pasan al estado líquido. Una de las principales aplicaciones a nivel industrial es cuando llega el crudo a las refinerias, es sometido a destilacón fraccionada. El petroleo crudo es calentado, se separa físicamente en distintas fracciones de destilación directa, diferenciadas por puntos de ebullición específicos y clasificadas, por orden decreciente de volatilidad, en gases, destilados ligeros, destilados intermedios, gasóleo y residuo.


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Figura No. 2. Contacto líquido-vapor de los platos y el perfil de temperatura de una torre de destilación fraccionada
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Figura No. 3 Torre de destilación fraccionada


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Figura No.4. Esquema sobre la destilación fraccionada de petróleo


Plato a canalones para separación de un corte de destilado, diámetro 5 m.
Plato a canalones para separación de un corte de destilado, diámetro 5 m.





En la destilación del petróleo, las fraciones con puntos de ebullicion más bajos (gas combustible y nafta ligera) se extraen en la parte superior de la torre de destilación. La nafta se toma de la sección superior de la torre como corriente de productos de evaporacion, estos productos se utilizan como cargas petroquímicas y de reforma, material para mezclas de gasolina, disolventes y GPL.

Las fracciones de rango de ebullición intermedio como: gasóleo, nafta pesada y destilados, se extraen de las secciones intermedias de la torre de destilación, y se evían a las operaciones de acabado para su empleo como queroseno, gasóleo diesel, fuel, combustible para aviones de reacción, material de craqueo catalítico y productos para mezclas.

Las fracciones pesadas con una alto punto de ebullición conocidas como crudo reducido, se condensan en el fondo de la torre de destilación, se utiliza como fuel, para la fabricación de betún o para su posterior fraccionamiento.
































Destilación
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EJERCICIO HYSYS: Hysis es un simulador que nos permite entre otros ejemplos representar o simular procesos de destilación como se obser


























7. DESTILACIÓN DESTRUCTIVA

Es la separación de sustancias a temperatura elevada, el proceso descompone en varios productos por fraccionamiento.

Las aplicaciones más importantes de este proceso son la destilación destructiva del carbón para el coque, el alquitrán, el gas y el amoníaco, y la destilación destructiva de la madera para el carbón de leña, el ácido etanoico, la propanona y el metanol. Este último proceso ha sido ampliamente desplazado por procedimientos sintéticos para fabricar distintos subproductos. El craqueo del petróleo es similar a la destilación destructiva.


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La destilación destructiva o seca se utiliza para convertir materiales en bruto, por ejemplo, derivados de la madera, en productos químicos útiles. Los procesos típicos de destilación, como la desalinización, sólo llevan a cabo la separación física de los componentes. En cambio, la destilación destructiva es una transformación química; los productos finales (metanol, carbón de leña) no pueden ser reconvertidos en madera.



DESTILACIÓN MOLECULAR CENTRÍFUGA:
Si una columna larga que contiene una mezcla de gases se cierra herméticamente y se coloca en posición vertical, se produce una separación parcial de los gases como resultado de la gravedad. En una centrifugadora de alta velocidad, o en un instrumento llamado vórtice, las fuerzas que separan los componentes más ligeros de los más pesados son miles de veces mayores que las de la gravedad, haciendo la separación más eficaz. Por ejemplo, la separación del hexafluoruro de uranio gaseoso, UF6, en moléculas que contienen dos isótopos diferentes del uranio, uranio 235 y uranio 238, puede ser llevada a cabo por medio de la destilación molecular centrífuga.

La destilación molecular centrifuga es una técnica de depuración que tiene una amplia utilización en la industria química, procesamiento de alimentos, productos farmacéuticos y las industrias del petróleo, así como la industria de productos químicos especiales.

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1. Bomba de vacío
2. Bomba de difusión/ alto vacio
3. Chamber Trap
4. Vacuum Chamber w/Condensador
5. Rotor
6. . Rotor calentador
7. . Línea de la válvula
8. Hi-VCA de válvulas
9. . Trap Válvula
10. Degas válvula
11. Colector de residuos áspero / válvula de ventilación
12. Áspero destilado de colección / válvula de ventilación
13. Colector de residuos
14. Destilado de colección
15. Destilado Colección de válvulas
16. Válvula de recogida de residuos
17. Rotor de alimentación de válvulas
18. Válvula de reciclaje de residuos
19. Desgasificador de válvulas de alimentación
20. .Desbaste válvula
P - manómetro de vacío


8. DESTILACIÓN INDUSTRIAL

Existe recirculación en ambas zonas del destilador, tanto en la cabeza como en la cola. Además tiene distintas salidas por ser una mezcla multicomponente. Se utiliza para el petróleo.

La destilación fraccionada se realiza principalmente a base de temperatura. Cada sustancia dentro del petróleo destila a distinta temperatura. Entonces, a partir de una temperatura fija se obtiene una sustancia predeterminada. Por ejemplo: se calienta el crudo hasta los 100 °C de donde se obtiene nafta, luego se sigue calentando el petróleo restante para obtener otras sustancias buscadas en temperaturas más altas y así hasta llegar a los 350-400 °C, temperatura en la cual el petróleo empieza a descomponerse. Es por esto que dentro de las refinerías se somete al petróleo crudo a determinadas temperaturas en distintas instancias. De este modo, los componentes se van desprendiendo de una manera ordenada. En el siguiente gráfico se pueden ver distintos derivados (los más importantes) del petróleo:


El porcentaje de extracción con respecto a la cantidad total del crudo, la temperatura de ebullición y los productos obtenidos a partir de la cantidad de átomos de carbono de cada componente, se pueden ver en la siguiente tabla:




% Salida
Temp. de Ebullición (°C)
Átomos de C
Productos Obtenidos
2
< 30
1 a 5
Hidrocarburos ligeros
15 a 20
30 – 200
5 a12
Gasolinas, naftas
5 a 20
200 – 300
12 a 15
Queroseno
10 a 40
300 – 400
15 a 25
Gas-oil
Residuo
+ de 400
+ de 25
Lubricantes, alquitrán


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Refinerías
Las refinerías están compuestas por altas torres las cuales trabajan a presión atmosférica. Las mismas, tienen a su vez muchos compartimentos (“bandejas”) donde en cada uno de ellos se trabaja a temperatura diferente por lo que, obviamente, cada bandeja cumple una función determinada.


Recorrido del crudo
El petróleo crudo pasa primero por un horno, donde se calienta (hasta un máximo 400 °C), y se convierte en vapor , pasando luego hacia las altas torres. Una vez en las torres, los vapores ingresan (por debajo) y suben hasta llegar a las bandejas. Mientras los vapores van subiendo, se van enfriando, ya que pierden calor y se depositan automáticamente en sus respectivas bandejas. Luego de entrar en las bandejas, cada sustancia tiene ya su lugar determinado, mientras que el resto del petróleo que no se evaporó (crudo reducido) cae hacia la base.
De esta manera se obtienen: gasóleos, acpm, queroseno, turbosina, nafta y gases ricos en butano y propano. Los demás derivados del petróleo se obtienen luego, al realizarse otros procesos químicos al crudo reducido.


Las diferentes torres de destilación se podrían clasificar de la siguiente manera:


Proceso
Material Entrante
Producto Final
Destilación al vacío
Crudo reducido
Gasóleos, parafinas, residuos
Craqueo catalítico
Gasóleos, crudo reducido
Gasolina, gas propano
Recuperación de Vapores
Gases ricos de otras plantas
Combustible, gas propano, butano y propileno
Mezclas

Gasolina motor, extra y corriente
Unidad de parafinas
Destilados parafínicos y nafténicos
Parafinas y bases lubricantes, azufre, combusteóleo.
En promedio, por cada barril de petróleo que entra a una refinería se obtiene 40 y 50 % de gasolina, para el proceso como se observa en la figura se utiliza un destilador de platos.

Refinamiento del Petróleo
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DESTILADORES CONTINUOS

Según el número de componentes que contenga la mezcla entrante a la columna se distinguen:

— Destilación binaria: la mezcla entrante a la columna está formada únicamente por dos compuestos.
— Destilación multicomponente: se realiza la separación de una mezcla compuesta por más de dos sustancias químicas.

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APLICACIONES PRÁCTICAS DE LOS CONTINUOS:

  • PLATOS: muy utilizada debido a que es de alimentación regulable y en continuo de la mezcla a separar, componentes de una mezcla de forma continua en las distintas fracciones van separándose y saliendo a diferentes alturas de la columna, las distintas fracciones que se quieren obtener dependiendo de su punto de ebullición. Soporta mucho caudal , es usada para líquidos viscosos al igual que para destilar alcohol o solventes.

Se pueden encontrar diferentes tipos de platos:

  • — Platos de campanas de barboteo: el más utilizado, las campanas están colocadas sobre unos conductos de subida
  • — Platos perforados: su construcción es mucho más sencilla, requiriendo la perforación de pequeños agujeros en la bandeja.
  • — Platos de válvulas: es un intermedio entre los de campanas de barboteo y los platos perforados. La construcción es similar a los de campanas, cada agujero tiene por encima una válvula que se eleva ante el paso del vapor.


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  • COLUMNA DE RELLENO : destilación se hace por medio de un aparato que pueden ser las torres por relleno que son columnas cilíndricas verticales, que están rellenas con pequeñas piezas que se llaman empaques de 1 a 2 pulgadas, aproximadamente. Estos elementos tienen por objeto aumentar el área o superficie de contacto entre la fase gaseosa y líquida, facilitando la absorción, por lo que existe mayor desarrollo superficial. Pueden ser de cerámica, lo imprescindible es que no reaccionen dichos rellenos. Las mezclas a ser destiladas tienen baja viscosidad.



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La selección del material se basa en criterios como:

  • — Resistencia a la corrosión
  • — Resistencia mecánica,
  • — Resistencia térmica.


Es necesario disponer un distribuidor de líquido en la parte superior para asegurar que el líquido moje de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes.

Se tienen varios tipos de relleno:

  • Al azar: este tipo de relleno es bastante económico y suelen ser de materiales resistentes a la corrosión (metálicos, cerámicos o de plástico). Los rellenos más empleados eran los anillos Rashig y las sillas o monturas Berl, han sido reemplazados por otros más eficientes como los anillos Pall, las monturas Intalox y los anillos Bialecki.
  • Estructurado: es bastante más caro por unidad de volumen que el relleno al azar, pero ofrece mucha menos pérdida de carga por etapa y tiene mayor eficiencia y capacidad.

Ventajas del uso de columnas de relleno
  • El empleo de columnas de relleno frente a las de platos se ve favorecido en los siguientes casos:
  • — Cuando las columnas son de pequeñas dimensiones (menos de 0,6 m de diámetro y una altura de relleno inferior a 6 m)
  • — Si se tienen sustancias corrosivas o se forma mucha espuma.
  • — Si se requiere que la pérdida de carga en la columna sea pequeña.
  • — Si la velocidad del líquido es elevada.

Usos
  • — Separación del aire con el fin de obtener nitrógeno y oxígeno puros para su empleo en la industria electrónica.
  • — Producir licores con 40-95% de etanol (Destilerías).
  • — Desalinización del agua.
  • — Recuperación de solventes.
  • — Purificación de vitaminas.
  • — Obtención de aceites esenciales a partir de materias aromáticas.
  • — Refinamiento del petróleo.

DESTILADOR DE MÚLTIPLE EFECTO

Consiste en una serie de columnas de presión divididas en dos partes: un intercambiador de calor tubular de doble placa (DTS) que actúa de evaporador, y una columna superior que sirve para separar pirógenos al evitar que las gotas portadoras de impurezas lleguen al final de la columna.
El diámetro de la columna de separación es para conseguir una velocidad ascendente suficientemente lenta como para que las gotas portadoras de impurezas, por efecto gravitacional, caigan al fondo de la columna.
El diseño del destilador de múltiple efecto eleva el rendimiento energético aportado por el vapor de red, haciendo circular una línea de vapor sucesivamente por las diferentes columnas que componen el destilador.

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DESTILADOR DE SIMPLE EFECTO

Es básicamente igual a la primera columna de destilación que suministra vapor puro a una unidad condensadora. Evidentemente, el rendimiento energético y el consumo de agua es mucho más bajo puesto que en los de múltiple efecto se reaprovechan las calorías del vapor producido para generar más vapor y al final de la serie de columnas, el vapor llega a la unidad condensadora a menor temperatura. No obstante, en contra de la creencia general, el número de efectos no debe afectar a la calidad del producto final.



DESTILACIÓN DE PELÍCULA

Es una destilación que se da sobre una lámina , la mezcla al ser destilada baja por la parte superior de las láminas, éstas láminas verticales producen grandes áreas de contacto entre los componentes de la mezcla a destilar, cada lámina esta enrollada una sobre otra lo suficientemente separada para que permita la salida del vapor y del líquido, por lo que la circulación puede ser natural o forzada. Muy utilizada en la reutilización de aceites, indicada para mezclas de viscosidad muy baja.

A continuación se muestra una presentación acerca del Proceso de Destilación:


















































































































APLICACIONES EN BIOPROCESOS





La selección del material se basa en criterios como:
— Resistencia a la corrosión
— Resistencia mecánica,
— Resistencia térmica.
Es necesario disponer un distribuidor de líquido en la parte superior para asegurar que el líquido moje de manera uniforme todo el relleno y no se desplace hacia las paredes.
Se tienen varios tipos de relleno:
— Al azar
— Estructurado

Al azar: este tipo de relleno es bastante económico y suelen ser de materiales resistentes a la corrosión (metálicos, cerámicos o de plástico). Los rellenos más empleados eran los anillos Rashig y las sillas o monturas Berl, han sido reemplazados por otros más eficientes como los anillos Pall, las monturas Intalox y los anillos Bialecki.