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INTRODUCCIÓN









La destilación es una operación unitaria, de transferencia de masa, es la más utilizada en ingeniería química - que consiste en separar dos o más componentes de una mezcla química aprovechando las diferencias en sus presiones de vapor. La mezcla líquida en su punto de ebullición desprenderá vapores más ricos en componentes volátiles en el líquido.


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Consiste en separar uno o mas componentes de una mezcla liquida, gracias a la existencia de diferencias de volatilidad entre las sustancias que forman una mezcla (Se utiliza para las soluciones de líquidos volátiles).

  • Componente más volátil: cabeza
  • Componente menos volátil: fondo

El objetivo se centra en la separación de una mezcla para obtener componentes específicos de la mezcla en un grado de pureza determinado.
La destilación tiene como fundamento la separación de dos o más componentes de una mezcla líquida, aprovechando las diferencias existentes entre sus presiones de vapor. La mezcla líquida a su punto de ebullición desprenderá vapores más ricos en componentes volátiles que el líquido. Los vapores se condensarán aparte constituyendo el destilado. Cuando la mezcla a destilar contiene solo dos componentes se habla de destilación binaria, y si contiene más recibe el nombre de destilación multicomponente. (Costa, J; 1998). Este proceso requiere elevadas cargas térmicas para su funcionamiento, dado a que regularmente se necesita un tren de separación compuesto por varias torres de destilación en la industria química, su operación resulta costosa.
Si la diferencia en volatilidad (y por tanto en punto de ebullición) entre los dos componentes es grande, puede realizarse fácilmente la separación completa en una destilación individual. En cambio si los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla sólo difieren ligeramente, no se puede conseguir la separación total en una destilación individual, si no que se deberían realizar varias destilaciones para obtener una sustancia más pura.

Es el proceso mediante el cual se efectúa la separación de dos o más líquidos miscibles y consiste en un a evaporación y condensación sucesivas, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada uno de los líquidos, también se emplea para purificar un liquido eliminando sus impurezas.

ALIMENTO

AGENTE DE SEPARACIÓN

PRODUCTOS

PRINCIPIOS DE SEPARACIÓN

EJEMPLO PRACTICO

Líquido

y/o

vapor

calor

Liquido

+

vapor

diferencia de volatilidad

  • alcohol
  • petroleo

Los equipos que se usan son:
1. Contenedor de la mezcla original (alambique).

2. Condensador que enfría vapores.

3. Recibidor para recolectar el destilado.

Existen varios tipos de destilación, sin embargo, el punto en común de todos estos y al que se le debe dar la mayor importancia para asegurar la eficacia de la separación de los componentes de interés, es el área de contacto líquido - vapor, ya que este es el único punto (ya sean platos, el bulbo del termómetro, etc.) en el que se produce la condensación de los componentes separados y por tanto, a mayor área de contacto más rápida y eficiente será la separación.
TIPOS DE DESTILACIÓN


  1. Simple
  2. Fraccionada
  3. Por arrastre de vapor
  4. Al vacío
  5. Azeotrópica
  6. Mejorada
  7. Destructiva
  8. Industrial

1. DESTILACIÓN SIMPLE

Es un proceso utilizado para la separación de líquidos (con puntos de ebullición < 150°C a presión atmosférica) de impurezas no volátiles, o bien separar mezclas de líquidos miscibles que difieren de su p.e. al menos en 25°C., es decir que su diferencia es significativa. Una aplicación para este tipo de destilación es la separación de agua del alcohol.

Se caracteriza porque no se establece ningún tipo de contacto entre el vapor generado por el líquido que hierve y un líquido cualquiera, de composición diferente a la del equilibrio; es decir, el vapor generado y el líquido en ebullición están en equilibrio.

Normalmente en la industria esta operación se realiza por lotes cargándose a un recipiente y sometiéndose a ebullición. Los vapores que se desprenden se eliminan continuamente, se condensan y se recolectan. La primera porción del destilado sería la más rica en el componente más volátil y conforme continíua la destilación, el producto evaporado se va empobreciendo. Por lo tanto, el destilado puede recolectarse en varios lotes separados, llamados fracciones, obteniéndose así una serie de productos destilados de diferente grado de pureza.

En el caso de la mezcla etanol-agua nos encontramos con una destilación azeotrópica, ya que usando técnicas normales de destilación, el etanol sólo puede ser purificado a aproximadamente el 95 %. Una vez que se encuentra en una concentración de 95/5 % etanol-agua, los coeficientes de actividad del agua y del etanol son iguales, entonces la concentración del vapor de la mezcla también es de 95/5 % etanol-agua, por lo tanto destilaciones posteriores son inefectivas. Cuando se requieren concentraciones de alcohol mayores, por ejemplo cuando se usa como aditivo para la gasolina, el azéotropo 95,5 % debe romperse para lograr una mayor concentración. Algunos de los métodos para lograrlo son:

  • Adición de un material como agente de separación.
  • La variación de presión en la destilación


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Figura No. 1. Equipo de destilación simple


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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.

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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 observa en el siguiente video:











3. DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE 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.











Es en realidad una desadsorción, porque parte de un sólido; y recibe el nombre de destilación porque el proceso se da a temperatura constante. Pero cuando se parte de un líquido se llama purificación.


La destilación por arrastre de vapor permite la separación de sustancias insolubles en agua y ligeramente volátiles de otros productos que son no volátiles. El vapor toma contacto con el sólido o el líquido y va arrastrando los compuesto químicos o aceites esenciales.

Formalmente no es una destilación por los componentes de los que se parte, como se mencionó anteriormente, por ejemplo de sólidos que pueden ser tallos, hojas, plantas,etc dentro de los cuales se encuentra absorbido algún aceite esencial o compuesto químico.

Esta técnica se utiliza cuando los compuestos cumplen con las condiciones de ser:
  • volátiles
  • inmiscibles en agua
  • presión de vapor bajo
  • punto de ebullición alto (superior 100°C)

La presión total del sistema es igual a la suma de las presiones de vapor de los componentes de la mezcla orgánica y del agua, en el caso de que la mezcla a destilar sea un hidrocarburo con algún aceite, la presión de vapor del aceite se puede despreciar para efectos de cálculo por se mínima:

P = Pa° + Pb°
Donde:

  • P = presión total del sistema
  • Pa°= presión de vapor del agua
  • Pb°= presión de vapor del hidrocarburo

la diferencia que existe en una destilación por arrastre y una simple, es que no existe un equilibrio de fases líquido-vapor entre los dos componentes a destilar como se da en la destilación simple, por lo tanto no es posible realizar diagramas de equilibrio ya que en el vapor nunca estará presente el componente "no volátil" mientras esté destilando el volátil. Además de que en la destilación por arrastre de vapor el destilado obtenido será puro en relación al componente no volátil, algo que no sucede en la destilación simple donde el destilado sigue presentando ambos componentes aunque más enriquecido en alguno de ellos.


Figura No.5. Destilación por arrastre con vapor
Figura No.5. Destilación por arrastre con vapor


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4. DESTILACIÓN AL VACÍO


La destilación al vacío es la separación de líquidos con puntos de ebullición mayores a 150ºC y consiste en generar un vacío parcial dentro del sistema de destilación para destilar sustancias por debajo de su punto de ebullición normal. Este tipo de destilación se utiliza para purificar sustancias inestables por ejemplo las vitaminas.

Se puede trabajar a presiones menores a la atmosférica, lo que permite que los componentes hiervan a menores temperaturas.

En el caso de la industria del petroleo es la operación complementaria de destilación del crudo procesado en la unidad de destilación atmosférica, que no se vaporiza y sale por la parte inferior de la columna de destilación atmosférica, la anilina también puede ser destilada a 100 °C extrayendo el 93% del aire del alambique. El vaporizado de todo el crudo a la presión atmosférica necesitaría elevar la temperatura por encima del umbral de descomposición química y eso, en esta fase del refinado de petróleo, es indeseable.


Se usa el rotavapor, esquematizado en la siguiente figura.

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Figura No.6. Destilación al vacío

Además es utilizada cuando son cantidades pequeñas.

Destilación al vacío
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5. DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA


En química, la destilación azeotrópica es una de las técnicas usadas para romper un azeótropo en la destilación, donde se añade un tercer componente a una mezcla binaria de separación difícil, el tercer componente forma un azeotropo con uno de los componente a ser separados.

Una de las destilaciones más comunes con un azeótropo es la de la mezcla etanol-agua. Usando técnicas normales de destilación, el etanol solo puede purificarse a aproximadamente el 95%.

Una vez se encuentra en una concentración de 95/5% etanol/agua, los coeficientes de actividad del agua y del etanol son iguales, entonces la concentración del vapor de la mezcla también es de 95/5% etanol-agua, por lo tanto destilar de nuevo no es efectivo. Algunos usos requieren concentraciones de alcohol mayores, por ejemplo cuando se usa como aditivo para la gasolina. Por lo tanto el azeótropo 95/5% debe romperse para lograr una mayor concentración.

UNIDAD DE DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA

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UNIDAD DE DESHIDRATACIÓN

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Licor de Fermentador: 6.4% etanol
Alcohol Azeotrópico : 95 % etanol
Alcohol Anhídro: 99.5% etanol
Requerimiento Térmico Proceso: 44,000 btu/galón Etanol Anhídro (1)
Poder Calorífico Etanol Anhídro: 76,700 btu/galón



6. DESTILACIÓN MEJORADA

Cuando existen dos o más compuestos en una mezcla que tienen puntos de ebullición relativamente cercanos, es decir, volatilidad relativa menor a 1 y que forma una mezcla no ideal es necesario considerar otras alternativas más económicas a la destilación convencional, como son:

  • Destilación extractiva: Se trata de un método de rectificación de multicomponentes. A una mezcla binaria que es difícil o imposible de separar por los métodos ordinarios, se le agrega un tercer componente, un agente másico de separación (AMS), conocido como disolvente o entrainer, el cual altera la volatilidad relativa de los componentes originales y permite, de esa forma, la separación. Este disolvente agregado es de baja volatilidad, no evaporándose de modo apreciable durante todo el proceso. La destilación extractiva se usa en la industria petroquímica y química para la separación de sistemas de puntos de ebullición cercanos, críticos, o azeotrópicos, para los cuales la destilación sencilla con una única alimentación es o demasiada cara o imposible.

    La destilación extractiva trabaja mediante el aprovechamiento de las mejoras inducidas por el disolvente o las moderaciones de las no idealidades de la fase líquida de los componentes que van a ser separados. El disolvente modifica, selectivamente, los coeficientes de actividad de los componentes que van a ser separados. Para lograr esto, es necesaria una alta concentración de disolvente.

    Respecto al disolvente:


    - Alta selectividad, o habilidad para alterar de tal modo el equilibrio vapor-líquido de la mezcla original que permita su fácil separación, pero que utilice, sin embargo, pequeñas cantidades del disolvente.

    - Baja volatilidad, con el fin de prevenir la evaporación del disolvente con el producto principal y de mantener una concentración elevada en la fase líquida.

    - Separabilidad. El disolvente debe poder separarse con facilidad de la mezcla a la cual se adicionó; en particular, no debe formar azeótropos con las sustancias originales.

    - Además es importante considerar el costo, toxicidad, carácter corrosivo, estabilidad química, punto de congelamiento y viscosidad.

    La columna de destilación extractiva debe ser una columna de doble alimentación, con el disolvente alimentado por encima de la alimentación primaria; la columna debe tener una sección de extracción.


    APLICACIONES INDUSTRIALES: La destilación extractiva es generalmente sólo aplicable a sistemas en los que los componentes que van a ser separados contienen uno o más grupos funcionales diferentes. En un método antieconómico normalmente para la separación de estereoisómeros, homólogos, o isómeros homólogos o estructurales que contienen los mismos puntos funcionales, a menos que las diferencias en las estructuras también contribuyan a significativas diferencias en la polaridad, el momento dipolar o el carácter hidrofóbico.

    A continuación se muestran ejemplos de destilación extractiva:

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EJEMPLO DE APLICACIÓN INDUSTRIAL: Uno de los ejemplos de la destilación extractiva es el caso de la separación de tolueno de hidrocarburos parafínicos. Ambos compuestos tienen pesos moleculares muy parecidos y es muy difícil separarlos debido a su volatilidad relativamente baja. A pesar de eso, es necesario recuperar el tolueno a partir de ciertas mezclas de hidrocarburos del petróleo. Como hidrocarburo parafínico se toma el isooctano (punto de ebullición 93ºC). El isooctano es más volátil que el tolueno (punto de ebullición 110,8ºC). En presencia de fenol (punto de ebullición 181,4ºC) la volatilidad relativa del isooctano aumenta, de forma que la separación del tolueno es relativamente sencilla con aproximadamente 83 % en mol de fenol en el líquido.

El diagrama de flujo es el que se muestra en la figura:

  • La mezcla binaria se introduce más o menos en destilacion_extractiva.jpgcentro de la torre de destilación extractiva (1); el fenol, como disolvente, se introduce cerca de la parte superior, a fin de que posea concentraciones elevadas en la mayoría de los platos en la torre. En estas condiciones, el isooctano se destila fácilmente como producto principal, mientras que el tolueno y el fenol se separan como residuo. Aunque el fenol tiene un punto de ebullición relativamente elevado, su presión de vapor es suficiente para que pueda evitarse su presencia en el producto principal. La sección de recuperación del disolvente en la torre, que puede ser relativamente corta, sirve para separar el fenol del isooctano. EI residuo de la torre debe rectificarse en una torre auxiliar (2), para separar el tolueno del fenol que se recircula; esta es una separación relativamente sencilla. En la práctica, el hidrocarburo parafínico es una mezcla y no isooctano puro, pero el principio de la separación es el mismo.

    Un proceso de este tipo depende de la diferencia del alejamiento del ideal entre el disolvente y los componentes de la mezcla binaria que se va a separar. En el ejemplo dado, tanto el tolueno como el isooctano por separado forman soluciones líquidas no ideales con el fenol, pero la no idealidad es mayor con el isooctano que con el tolueno. Por lo tanto, con las tres sustancias presentes, el tolueno y el isooctano se comportan como una mezcla no ideal y su volatilidad relativa se vuelve más alta. Las consideraciones de este tipo forman las bases para la elección de un disolvente para la destilación extractiva.


  • Destilación reactiva: es una tecnología que integra la reacción y la separación en un mismo equipo. Esta integración tiene diversas ventajas potenciales, como son: Reducción en los costos, mejoras en la conversión de los reactivos y en la selectividad de los productos, así como ahorros en el uso de energía y reactivos entre otros. Los primeros reportes datan de la década de 1920. Sin embargo, el mayor auge de esta tecnología fue en la década de los 1980 particularmente por el éxito en la aplicación de esta tecnología al proceso para la producción del acetato de metilo.
    El análisis en destilación reactiva es considerablemente más compleja que en destilación convencional y debido a las diferencias entre los diversos tipos de reacción (exotérmicas, irreversibles, etc.) la generalización de reglas de diseño es difícil y cada sistema reactivo debe ser analizado de forma muy particular. Las principales líneas de investigación de esta tecnología son en el diseño, modelado, simulación, control y análisis de fenómenos no lineales como multiplicidad de estados y dinámica no lineal.

    Potencialmente, todo proceso que considere una etapa de reacción (reactor) y una de separación es susceptible de la aplicación de esta tecnología, a reserva de que las condiciones de separación y reacción deban coincidir, lo cual no siempre es factible. Entre las diferentes aplicaciones se encuentran:
    • Esterificación
    • Transesterificación
    • Hidrólisis
    • Alkilación
    • Aminación
    • Nitración
    • Isomerización
    • Oligomerización
    • Hidrodesulfuración de fracciones de petróleo

Un ejemplo de la aplicación de esta tecnología es en las reacciones limitadas por el equilibrio termodinámico, como es la esterificación ácido catalizada.

  • RCOOH + R'OH ↔ RCOOR' + H2O

  • Los reactivos, usualmente ácidos carboxilicos y alcoholes son a menudo de alta ebullición debido a los lazos de hidrógeno. Al separar continuamente la formación de los productos éster y el agua (que es el compuesto más volátil) se favorece la reacción hacia la formación de productos, por el principio de Chatelier y la reacción procederá a completarse.


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Diagrama de destilación reactiva


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Equipo de destilación reactiva

Estas técnicas no son ventajosas en todos los casos y las reglas de análisis y diseño pueden no ser generalizables a todos los sistemas, por lo que cada mezcla debe ser analizada cuidadosamente para encontrar las mejores condiciones de trabajo.

Por último se muestra un video sobre los principios de destilación aplicados en la separación del petroleo en refinerías:



















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





















































DESTILACIÓN DE ALCOHOL


















































Referencias:


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.