Columna de fraccionamientoUna columna de fraccionamiento, también llamada columna de platos o columna de platillos, es un aparato que permite realizar una destilación fraccionada. Una destilación fraccionada es una técnica que permite realizar una serie completa de destilaciones simples en una sola operación sencilla y continua. La destilación fraccionada es una operación básica en la industria química y afines, y se utiliza fundamentalmente en la separación de mezclas de componentes líquidos. Índice [ocultar] 1 Fundamento teórico 2 Clases 3 Diseño 4 Aplicación Fundamento teórico[editar] El fundamento teórico del proceso consiste en el calentamiento de la mezcla, que da lugar a un vapor más rico que la mezcla en el componente más volátil (destilación simple). El vapor pasa a la parte superior de la columna donde condensa. Como la temperaturasigue aumentando, a su vez este condensado se calienta dando lugar a un vapor aún más rico en el componente más volátil (más ligero, de menor punto de ebullición), que vuelve a ascender en la columna (nueva destilación simple). De la misma forma el líquidocondensado de cada paso va refluyendo hacia la parte baja de la columna, haciéndose cada vez más rico en el componente menos volátil. Esto tiene como consecuencia una serie completa de evaporaciones y condensaciones parciales en toda la longitud de la columna de fraccionamiento. Estos ciclos de evaporación-condensación equivalen a múltiples destilaciones simples, por lo que la destilación fraccionada es mucho más eficiente que la simple, y permite separar incluso líquidos de puntos de ebullición parecidos. Clases[editar] La columna de fraccionamiento puede ser tanto un aparato de laboratorio como una instalación industrial propia de la ingeniería química o ingeniería de gas, pero en ambos casos existe en la parte inferior un aparato que calienta la mezcla y en la parte superior un condensador. En el caso de un aparato de laboratorio normalmente la columna es de vidrio y está rellena de un material que asegure el máximo contacto entre la fase líquida y la fase de vapor, como bolitas de vidrio, trozos de tubo de vidrio o similares. En el caso de una instalación industrial la columna está formada por una serie de platos, cada uno de ellos atravesado por un tubo que permite el ascenso del vapor desde el plato inferior, pero rematado por una cazoleta invertida que obliga al vapor a borbotear sobre el líquido contenido en el plato. Así se asegura el contacto entre el líquidocondensado en el plato y el vapor que ha hervido en el plato inferior. Aquí todos los componentes son habitualmente metálicos. Diseño[editar] El número de etapas o de platos necesario para una determinada separación se puede calcular teóricamente, ya que no es más que la combinación de una serie de destilaciones simples. En la práctica el número de platos reales necesarios es siempre superior al de platos teóricos calculados. De la misma manera en función del resultado buscado se diseñan el diámetro de la columna, el tipo de relleno o de platos, etc. La eficiencia de la separación depende de múltiples factores como la diferencia de puntos de ebullición de los componentes de la mezcla, la presión a la que se trabaje y otros parámetros fisicoquímicos de los componentes. es la destilación fraccionada del petróleo o del gas natural. Destilación industrial se realiza típicamente en grandes columnas cilíndricas verticales ( ver las fotografías adyacentes ) comúnmente conocida como columnas de destilación . . etano. con la finalidad de obtener dicho componente libre de otros con los que normalmente viene acompañado. cuando grandes cantidades de líquidos tienen que ser destilada . torres de destilación o fraccionadores con diámetros que varían de aproximadamente 65 centímetros a 11 metros y alturas que varían de aproximadamente 6 metros a 60 metros o más . y otro procesamiento de baja temperatura . procesamiento de gas natural. la destilación continua es muy utilizado en las industrias de proceso químico. la producción de solventes de hidrocarburos . la producción petroquímica . nitrógeno . procesamiento de alquitrán de hulla. y helio ) . Y el principal uso industrial. la licuación de gases. oxígeno. como en la refinación de petróleo . La destilación continua es un proceso de separación en curso en la que una mezcla líquida de dos o más componentes miscibles se alimenta de forma continua en el proceso y separado físicamente en dos o más productos por ebullición preferentemente los componentes ( es decir . con mucha mayor importancia que cualquier otro. butano.Aplicación[editar] La principal aplicación en el laboratorio es la separación de sustancias de puntos de ebullición próximos. [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] A gran escala . En el caso de este último. se utiliza para separar o fraccionar componentes propios de dicho gas como el metano. de punto de ebullición más bajo ) más volátiles de la mezcla . como hidrógeno . entre otros. tales como destilación a vacío . Hay un número de otras formas de destilación . Si la alimentación de la columna de destilación contiene un número muy grande de componentes ( tal como es el caso en la destilación de petróleo crudo de petróleo ) . las columnas por lo general contienen una serie de bandejas de destilación horizontales o placas ( véase la Figura 3 ) . La destilación es una de las operaciones unitarias fundamentales de la ingeniería química . Las fracciones son probablemente el origen de los términos destilación fraccionada y fraccionamiento . Si la alimentación contiene más de dos componentes . destilación extractiva y la destilación azeotrópica que no están incluidos en este artículo . la destilación al vapor .Para proporcionar para la mezcla íntima del vapor que fluye hacia arriba y hacia abajo que fluye líquido en columnas de destilación . si contiene sólo dos componentes .componente y . que se conoce como destilación binaria . contenido . destilación por lotes . Las bandejas o platos de destilación son típicamente separados por unos 45 a 75 centímetros de distancia vertical . Sin embargo . que se conoce comúnmente como destilación multi. la separación en componentes puros es poco práctico y por lo tanto tales columnas están diseñadas para producir fracciones que son grupos de componentes dentro de un intervalo deseado de puntos de ebullición . algunas columnas están diseñados para utilizar camas de medios de embalaje en lugar de bandejas o placas . 4 Almuerzos medios 3.6 La destilación continua de petróleo crudo 4 Referencias El proceso Cuando una mezcla líquida se calienta de manera que se reduce .[ ocultar ] 1 El proceso 2 Breve historia 3 Diseño y funcionamiento 3. (PD ) Imagen: MiltonBeychok .5 reflujo 3.2 Sistema Overhead 3. el punto de ebullición más bajo) que la mezcla líquida a partir del cual evolucionó. el vapor evolucionado tendrá una mayor concentración de los componentes más volátiles (es decir .1 alimentación de la columna 3. los componentes menos volátiles tienden a condensarse en una mayor proporción que los componentes más volátiles . A la inversa .3 Las placas o bandejas 3. cuando se enfría una mezcla de vapor . La parte del líquido de alimentación que no se vaporiza al entrar en la columna . mientras que parte del vapor continúa fluyendo hacia arriba . fluye hacia abajo y se calienta por contacto con el que fluye hacia arriba el vapor caliente hasta que se vaporiza parcialmente . Al entrar en la columna . El . La Figura 1 ilustra esquemáticamente lo que sucede en una columna de destilación . se requiere de refrigeración para proporcionar las múltiples ocurrencias de condensación parcial que también se producen en una columna de destilación . que se enfría por contacto con el líquido descendente más fresco y parcialmente se condensa de manera que . Los platos de destilación de la columna están diseñados para facilitar el contacto íntimo de vapor que fluye hacia arriba con un chorro de líquido hacia abajo ( ver Figura 3 ) . Como el vapor continúa fluyendo hacia arriba . se somete a condensación parcial de un número de veces y cada vez se vuelve más rico en el componente más volátil ( s ) . los componentes más volátiles se llaman los componentes más ligeros y menos . El calor necesario se aplica a la parte inferior de una columna de destilación en un número de maneras . a medida que sube . la alimentación calentada es parcialmente vaporizado y sube por la columna.Figura 1 : Diagrama esquemático de una columna de destilación binaria continua . Del mismo modo . componentes volátiles se llaman los componentes más pesados . la porción condensada se enriquece en el componente menos volátil ( s ) y fluye hacia abajo . El vapor de cabeza que sale de la parte superior de la columna es rico en el componente más volátil ( s ) de la alimentación de la columna y el líquido de fondo que sale de la parte inferior de la columna es rico en el componente menos volátil ( s ) de la alimentación de la columna . cuando una mezcla de líquido o vapor alcanza una concentración más alta de algún componente . rico o más rico en ese componente También . Sin embargo . Una mezcla líquida se alimenta a la columna de destilación . que se conoce como su enriquecimiento . A medida que el líquido continúa fluyendo hacia abajo . ( Nota : En la terminología de destilación . siendo la más común la transferencia de calor de un intercambiador de calor . ) El calor es necesario para proporcionar las múltiples ocurrencias de vaporización parcial en una columna de destilación . El vapor resultante fluye hacia arriba y el líquido residual se enriquece en el componente menos volátil ( s ) y fluye hacia abajo . se somete a vaporización parcial de un número de veces y cada vez se vuelve más rico en el componente menos volátil ( s ) . y las entradas de calor son iguales a las salidas de calor ) equilibrada de calor . Jean -Baptiste Cellier Blumenthal . las entradas de material son iguales a las salidas de material . o podría ser un horno que quema combustible. muy a menudo para la concentración del contenido alcohólico de las bebidas . presiones y composiciones en cada punto dentro de la columna son esencialmente mantuvieron constantes durante el funcionamiento. . Medios de cobertura (2-3 cm bolas de vidrio) ya habían sido utilizados por Nicolas Clément de Francia en un alcohol todavía se refiere como un absorbante colonne y chimique cascada . En 1822 . [ 1 ] [ 5 ] La primera columna vertical de destilación continua .. de calentamiento y enfriamiento . Una columna de destilación continua se mantiene en un estado o aproximada el estado de equilibrio estacionario. después de una carrera como inspector de los impuestos especiales en Escocia.Thiele ) .enfriamiento requerido está más generalmente proporcionado por un condensador usado para enfriar y condensar el vapor de cabeza en un líquido y luego regresar parte del líquido condensado fresco a la parte superior de la columna como reflujo . temperaturas . Si una variación en las condiciones ocurre. lo que significa que la velocidad de avance . En 1831 . las tasas de productos de salida. utilizado en las destilerías de alcohol y conocida como la patente todavía . La ubicación de la entrada de alimentación puede variar de un diseño a otro y se selecciona para proporcionar resultados óptimos ( véase el método de McCabe. También significa que la columna es equilibrada y material ( es decir . En el contexto de destilación continua . el equipo de control de procesos moderna suele ser capaz de volver gradualmente el sistema a un estado de equilibrio de nuevo. refrigerado por agua . Aneas Coffey (nacido en Francia y educado en Irlanda) desarrolló la primera columna de platos perforados conocida como Coffey aún que posteriormente fue utilizado muy ampliamente en las destilerías de whisky escocesas. Los fondos de vapor de fondo puede ser un intercambiador de calor calentado por vapor o aceite caliente. Anthony Perrier de Inglaterra desarrolló una primera versión de la bandeja de burbujeo . Breve historia La destilación es un arte antiguo que se ha practicado durante miles de años . velocidad de reflujo . El condensador de cabeza puede ser o refrigerados por aire . fue desarrollado en 1813 y patentado por un francés. Diseño y funcionamiento (PD ) Imagen: Milton Beychok Figura 2 : Diagrama esquemático de una columna de destilación fraccionada de múltiples componentes . el uso de destilación continua se expandió de destilerías de alcohol para convertirse en un proceso de separación importante en la industria química. así como la composición de los productos deseados .El primer libro sobre los fundamentos de la destilación . Una vez que se reconoció como un método eficaz para la separación de petróleo crudo de petróleo en productos útiles . Durante el primer cuarto del siglo XX . El diseño de una columna de destilación depende de la composición y la condición térmica de la alimentación . La Rectificación de l' alcool fue escrito por Ernest Sorel en 1893. el uso de destilación continua se aceleró aún más . El método de McCabe- . El control operacional de una columna de destilación se puede realizar por los sistemas informáticos de control avanzadas . que se someterá a una vaporización instantánea ( también conocido como un flash de equilibrio o una expansión de estrangulación ) resultante de una mezcla líquido-vapor ya que entra en la columna . así como para el funcionamiento en línea posterior de la columna . alimentación de la columna El modo de alimentación de una columna continua depende de la presión de la columna y la presión de la fuente de alimentación . Si la alimentación es de una fuente a una presión suficientemente mayor que la presión de la columna . según sea necesario . y una alimentación de gas de una fuente a una presión menor que la columna debe ser comprimido a una presión más alta antes de entrar en la columna . modelos de simulación informatizados pueden ser utilizados para el diseño.. Si el alimento es un líquido saturado a una presión mayor que la presión de la columna y fluye a través de una válvula justo antes de entrar en la columna . Para diseñar una columna para la destilación de una alimentación de múltiples componentes para proporcionar más de dos destilados de productos ( como en la Figura 2 ) . pero aún se requieren trabajadores altamente experimentados para supervisar las operaciones en tiempo real en línea y proporcionar el mantenimiento de rutina diaria . . una mezcla líquidovapor parcialmente vaporizado . que puede ser simplemente canaliza en la columna en el punto de entrada de alimentación designada . Modelos de simulación computarizados se utilizan también para determinar si es posible ajustar el funcionamiento de las columnas existentes para la destilación de composiciones alimenticias que son algo diferente de la composición alimenticia para que la columna fue diseñado originalmente . paradas programadas de mantenimiento de rutina. La alimentación puede ser un vapor sobrecalentado . vapor saturado . Una alimentación de líquido de una fuente a una presión menor que la columna tiene que ser bombeada a la columna . Muchos usos industriales de destilación continua funcionan 24 horas al día durante todo el tiempo como 2-5 años entre . un líquido saturado o un líquido sub-enfriado .Thiele y la ecuación de Fenske se pueden utilizar para diseñar una columna de destilación binaria sencilla ( como en la Figura 1 ) . el tambor de reflujo puede contener una fase condensada líquido destilado . En aún otros casos . que se muestra en la Figura 4 ) . En esos casos . lo que hace necesario que el tambor de reflujo también tiene una separación de agua sección ( como se muestra en la Figura 4 ) .sistema del techo Las figuras 1 y 2 se basan en la suposición de que el vapor de cabeza de una columna de destilación se enfría y se condensa totalmente en agua o un condensador refrigerado por aire . Sin embargo . una fase de agua condensada y una fase de gas no condensable . si el producto destilado de cabeza es inmiscible en agua . la corriente de cabeza puede incluir también vapor de agua . en muchos casos . . la torre encima de la cabeza no puede ser totalmente condensado con un aire típico o condensador refrigerado por agua y por lo tanto el tambor de reflujo debe incluir un orificio de ventilación de gas para el vapor no condensado . ya sea porque la alimentación contiene un poco de agua o porque algo de vapor se inyecta en la columna de destilación (que es el caso con las torres de destilación de petróleo crudo en las refinerías de petróleo . Progresando hacia arriba en la torre . eficacia y caída de presión se han determinado experimentalmente de varios tipos de bandejas utilizados en la destilación de sistemas de hidrocarburos que operan a presiones que van desde el vacío a una presión absoluta de 35 bar . Tales dispositivos son conocidos comúnmente como "placas" o " bandejas ". El equilibrio vapor -líquido para cada componente de alimentación en la torre se ajusta a las diferentes condiciones de presión y temperatura en cada una de las etapas . [ 7 ] . Estos ofrecen . una imagen más detallada ampliada de dos bandejas se puede ver en el artículo bandeja teórica . El calderín a menudo actúa como una etapa de equilibrio teórico adicional . El escenario en el fondo de la torre tiene la mayor presión y temperatura.[6] Cada una de estas placas o bandejas es a una temperatura y presión diferente . Esto significa que cada componente establece una concentración diferente en las fases vapor y líquido en cada una de las etapas . Si cada bandeja física o placa eran 100 % eficiente . la presión y la temperatura disminuye para cada etapa sucesiva . Sin embargo . Las placas o bandejas Las columnas de destilación (como en las Figuras 1 y 2 ) utilizar diversos métodos Comunicación con vapor y líquidos para proporcionar el número requerido de etapas de equilibrio teóricas . esto es raramente el caso. a continuación. y esto resulta en la separación de los componentes . Almuerzos medios Otra forma de proporcionar para la puesta en contacto íntimo de vapor y líquido en una columna de destilación es utilizar un material de embalaje en lugar de bandejas . Algunas bandejas de ejemplo se representan en la Figura 3 . Por lo tanto . el número de bandejas físicas necesarias para una separación dada será igual al número de etapas de equilibrio teóricas o platos teóricos . La capacidad .(CC ) de la imagen: Henry Padleckas Figura 3 : Una columna de destilación con bandejas de campanas . una columna de destilación necesita placas más real que el número requerido de etapas de equilibrio líquido-vapor teóricas . Una . conocida como la altura equivalente a un plato teórico ( HETP ) . mejor es la separación de la torre de la ebullición más bajo de los componentes de mayor punto de ebullición de la alimentación. El problema no es el embalaje en sí. Métodos de evaluación de la eficacia de un distribuidor de líquido se pueden encontrar en la literatura técnica . El número de etapas de equilibrio teóricas requeridas para hacer una separación dada se calcula usando un vapor específico para relación líquido . donde el vapor y el contacto con el líquido se lleva a cabo . el número de etapas de equilibrio teóricas necesarias se determina primero y luego la altura de relleno equivalente a una etapa de equilibrio teórico . Los líquidos tienden a mojar la superficie de la empaquetadura y los vapores pasan a través de esta superficie mojada . [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] El reflujo se refiere a la porción del producto líquido de cabeza condensada de una torre de destilación que se devuelve a la parte superior de la torre como se muestra en las figuras 1 y 2 . [ 8 ] [ 9 ] un trabajo considerable también se ha hecho sobre este tema por el Fraccionamiento Research. La altura total del empaque requerido es el número de etapas teóricas multiplicado por el HETP . el líquido a vapor relación no será correcta en el lecho de relleno y no se consigue la separación necesaria . El saldo de calefacción con una caldera en la parte inferior de una columna y refrigeración por reflujo .la ventaja de una menor caída de presión a través de la columna ( en comparación con placas o bandejas ) que es beneficioso cuando se opera bajo vacío . Ambos de estos factores afectan el rendimiento de embalaje . Cuanto más el reflujo que se proporciona . El diseño de los distribuidores de líquidos utilizados para introducir la alimentación y el reflujo a un lecho de relleno es fundamental para hacer el embalaje realizar con la máxima eficiencia . aumentando de este modo la eficacia de la torre de destilación . Liquid mala distribución es más frecuente el problema de vapor. sino la mala distribución del líquido y vapor que entra en el lecho empacado . Si una torre de destilación utiliza el embalaje en lugar de bandejas . también se determina . [ 10 ] reflujo Prácticamente todas las columnas industriales a gran escala utilizan reflujo para lograr una separación más eficiente de los productos . Si el líquido y el vapor no se distribuyen de manera uniforme en toda la zona de la torre superficial que entra en el lecho de relleno . El material de relleno puede ser aleatorias objeto de dumping de embalaje tales como anillos Raschig o chapa estructurada. Inc. Otro factor que afecta el rendimiento de relleno aleatorio o estructurado es líquido y la distribución de vapor que entra en el lecho de relleno . Envases con formas diferentes tienen diferentes áreas de superficie y los espacios vacíos entre los envases . Dentro de la torre . el líquido de reflujo que fluye hacia abajo proporciona un enfriamiento y condensación parcial de los vapores que fluye hacia arriba . o cambiando el embalaje . Es un ejemplo algo única de destilación .condensada en la parte superior de la columna mantiene un gradiente de temperatura ( o diferencia de temperatura gradual ) a lo largo de la altura de la columna . [ 11 ] La destilación continua de petróleo crudo de petróleo ( comúnmente denominado fraccionamiento de petróleo crudo como ) es la primera unidad de procesamiento en prácticamente todas las refinerías de petróleo en todo el mundo . ya que no produce productos que tienen un único punto de ebullición . [ 11 ] [ 12 ] . Esto está en contraste con la adición de placas o bandejas . se produce fracciones que tienen intervalos de ebullición . lo que en un mínimo requerir un cierre de operaciones y un período bastante significativa de tiempo de inactividad y pérdida de producción . La destilación continua de petróleo crudo Aceites crudos de petróleo contienen muchos cientos de compuestos de hidrocarburos diferentes : parafinas. En lugar de ello . naftenos y aromáticos . tales como fenoles . que se forman en muchos de los procesos utilizados en una refinería de petróleo . Aunque los aceites crudos generalmente no contienen olefinas . así como compuestos de azufre y de nitrógeno orgánico y un poco de oxígeno que contiene hidrocarburos. Cambio de la cantidad de reflujo puede mejorar la separación obtenida por una columna de destilación continua mientras está en funcionamiento . el próximo corte se retira del lado de la columna y por lo general es la de corte de combustible de chorro . y también contiene muchos hidrocarburos diferentes . A cierta distancia por debajo de la cabeza . El intervalo de ebullición de corte que es desde un punto de ebullición inicial de aproximadamente 150 ° C a un punto de ebullición final de aproximadamente 270 ° C . Cada corte producido en el fraccionador de petróleo crudo tiene un intervalo de ebullición diferente . tiene un punto de ebullición inicial de alrededor de 35 ° C y un punto de ebullición final de aproximadamente 200 ° C. ya que la fracción se denomina . también conocido como un queroseno . contiene muchos compuestos de hidrocarburos diferentes . .(PD ) Imagen: Milton Beychok Figura 4 : Diagrama esquemático de un fraccionador de petróleo crudo . Por lo tanto. Por ejemplo . El corte de nafta . un fraccionador de petróleo crudo produce una fracción de cabeza llamado nafta que se convierte en un componente de la gasolina después de que se procesa adicionalmente a través de un hidrodesulfurador catalítica para eliminar el azufre y un reformador catalítico de reforma de sus moléculas de hidrocarburo en moléculas más complejas con un valor de índice de octano más alto. McGraw Hill.. Edición Europa. 26 . ↑ 3. .0 1. ↑ Fotografías de burbuja casquillo y otros tipos de bandeja ( Sitio web de Raschig GmbH) ↑ Fraccionamiento Research...J.1 Perry. vol . p .0 3. ↑ McCabe . distribución del líquido: Un nuevo método para evaluar la calidad del líquido distribuidor. T. 8 ª Edición . F. F. Primera edición ( Reproducido ) . J. ( AMI ) ↑ Embalaje aleatoria . 1845-1850 Fraccionamiento Research. McGraw -Hill. 0-07-034612-7 . p Químicas.1 King. ISBN 0-07-284823-5 . W. McGraw -Hill. Robert H. E. Henry Z. Don W. Inc. . J. C. Rukovena . JG . y Harriott . agosto de 1987. Chemical Engineers 'Handbook de Perry. L. ISBN 0-07-034909-6 . ( AMI ) (Haga click en "Publicaciones " y luego en "K") . 7 ª edición . de vapor y de distribución del líquido: líquido y la distribución de gas en las torres empacadas comerciales . y Green. P. L. . Los siguientes cortes hacia abajo la torre son la luz y el combustible pesado cortes de petróleo y. primera edición . 10111017 ↑ Almuerzos Distribuidores Tower: Experimentos de escala comercial que permiten conocer también en caminos de Distribuidores Tower . el producto de los fondos . Destilación de diseño. Yanagi . Una breve historia del arte de la destilación de los comienzos hasta la muerte de Cellier Blumenthal. Ind.J.2 Kister . . Procesos de Separación . ( 1980 ) . p . Por lo general. Inc. Operaciones Unitarias de Ingeniería Química . . 11-15 ↑ relleno estructurado . 1987 . Forbes ( 1970 ) . ( 2004 ) . Chem . ↑ 2. Lahm . Kunesh . Referencias ↑ 1. ↑ R. Eng. Plants & Processing . RES. finalmente.0 2. ( 2007 ) . Los intervalos de ebullición de dos cortes sucesivos se superponen porque las separaciones de destilación no son perfectamente afilada. ( 1992 ) .1 1. Ingeniería Química y Procesamiento de 45 ( 2006 ) . Spiegel . todos los cortes de un fraccionador de petróleo crudo en una refinería de petróleo son objeto de transformación en los procesos de refinación posteriores . Moore .El siguiente corte más abajo en la torre es el corte de gasoil con un intervalo de ebullición de aproximadamente 180 ° C a aproximadamente 315 ° C ( no se muestra en la figura 4 por razones de brevedad ) . Brill . ISBN 0-07-142294-3 . McGraw Hill. ISBN 90-04-00617-6 . Smith . cuando grandes cantidades de líquidos tienen que ser destilada. que representa alrededor del 40% del consumo energético total. LCCN 5701091 Columnas de fraccionamiento industriales La destilación fraccionada es una de las operaciones de la unidad de la ingeniería química . aire licuado separación y de hidrocarburos de producción disolventes y industriesб similar pero que encuentra su aplicación más amplia en las refinerías de petróleo . sólo los grupos de compuestos dentro de un rango relativamente pequeño de puntos de ebullición . ( 1984 ) .1 Gary. elaboración de la cerveza . J. 2 ª edición . y Handwerk .E. McGraw Hill. alquitrán de hulla procesamiento. cuarta edición . procesamiento de gas natural . también llamadosfracciones . de múltiples componentes que deben ser separados. En una planta química típica. la materia prima del petróleo crudo es una mezcla compleja. Marcel Dekker . petroquímica producción. . Refinería de Petróleo Ingeniería. En tales refinerías. ( 1958 ) . Columnas de fraccionamiento son ampliamente utilizados en las industrias de proceso químico. Ese es el origen del nombre destilación fraccionada ofraccionamiento . Refinación de Petróleo Tecnología y Economía . ↑ Nelson. ISBN 0-8247-7150-8 . Tales industrias son elpetróleo procesado. A menudo no vale la pena la separación de los componentes en estas fracciones cualquier basa además en los requisitos del producto y la economía. y no se espera que los rendimientos de los compuestos químicos puros. . W. La destilación es uno de los procesos de separación más comunes y que consumen mucha energía.↑ 11.L. Destilación industrial se realiza típicamente en grandes columnas cilíndricas verticales (como se muestra en la Figura 2) conocido como "torres de destilación" o "columnas de destilación" con diámetros que varían de aproximadamente 65 centímetros a 6 metros y alturas que varían de aproximadamente 6 metros a 60 metros o más.H. Inc.0 11. G. el calor.También hay que señalar que la cantidad de calor que entra en la . A menos perturbado por los cambios en la alimentación. o de condensación.Torres de destilación industriales suelen funcionar a un estado de equilibrio continuo. la cantidad de alimentación que se añade normalmente es igual a la cantidad de producto que se retira. la temperatura ambiente. el arrastre o las inundaciones. que se utilizan para proporcionar un buen contacto entre el vapor que fluye hacia arriba y el líquido de flujo descendente dentro de una columna de fraccionamiento industrial. el líquido de reflujo flujo descendente proporciona un enfriamiento y condensación de vapores upflowing aumentando de este modo la eficacia de la torre de destilación . Dentro de la columna. Por lo tanto. además del exceso de calor o insuficientes para la columna puede conducir a la formación de espuma. . físicas que el número requerido de teóricas de equilibrio vapor-líquido etapas. La eficiencia de una bandeja o placa es típicamente menor que la de una etapa de equilibrio eficiente 100% teórico. Sin embargo. El más reflujo y / o más bandejas proporcionado.columna desde el intercambiador de calor y con la alimentación debe ser igual a la cantidad de calor eliminado por el condensador de cabeza y con los productos. Los productos "ligeros" con los puntos de ebullición más bajo de salida de la parte superior de las columnas y los productos más pesados "" con el más alto punto de ebullición de salida de la parte inferior. operación y construcción. columnas de fraccionamiento industriales utilizan reflujo externo para lograr una mejor separación de los productos. El calor que entra en una columna de destilación es un parámetro de funcionamiento esencial. binario. así como la composición de los productos deseados . La figura 3 muestra una columna de fraccionamiento industrial separación de una corriente de alimentación en una fracción de destilado y uno fracción de fondos. Para una alimentación de varios componentes. muchas columnas de fraccionamiento industrial tienen puntos de venta en los intervalos hasta la columna de manera que varios productos con diferentes intervalos de ebullición pueden ser retirados de una columna de destilación de una corriente de alimentación de múltiples componentes. El reflujo se refiere a la porción del producto de cabeza líquido condensado que devuelve a la parte superior de la columna de fraccionamiento. se utilizan modelos de simulación. como se muestra en la Figura 3. métodos analíticos tales como el método de McCabe-Thiele o la ecuación de Fenske se pueden utilizar. la mejor es la separación de la torre de materiales de punto de ebullición más bajos a partir de materiales de punto de ebullición más altos. Dado un componente de alimentación simple. el llanto.Tales bandejas se muestran en las Figuras 4 y 5. El diseño y operación de una columna de fraccionamiento depende de la composición de la alimentación y. una columna de fraccionamiento casi siempre necesita placas más reales. Bubble-Cap "bandejas" o "platos" son uno de los tipos de dispositivos físicos. tanto para el diseño. Noruega Destilación. Estos dos factores afectan el desempeño de embalaje. Halvorsen y Sigurd Skogestad de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología. Este material de embalaje puede ser aleatorias objeto de dumping embalaje (1-3 "de ancho) tal como anillo de Raschig s o lámina de metal estructurada . Reino Unido Destilación por el Grupo de Destilación. Introducción por Ming Tham. donde la transferencia de masa se lleva a cabo envases. de la Universidad de Newcastle. Los líquidos tienden a mojar la superficie de la empaquetadura.En los usos industriales. especialmente cuando baja la presión cae a través de la columna se requieren. y los vapores pasan a través de esta superficie mojada.UU. a veces un material de embalaje se utiliza en la columna en lugar de bandejas. Software de simulación de Destilación Destilación Fraccionada Explicación para estudiantes de secundaria . como cuando se opera bajo vacío . EE. diferentemente formados tienen diferentes áreas de superficie y el espacio vacío entre las empaquetaduras. Ver también La destilación azeotrópica Destilación por lotes La destilación continua La destilación extractiva Vajilla de laboratorio La destilación de vapor Plato teórico La destilación al vacío Enlaces externos El uso de columnas de destilación en Petróleo y Gas Más dibujos de objetos de vidrio que incluyen columnas Vigreux Destilación Teoría de Ivar J. vinos y cervezas mayoritariamente sin embargo se obtiene por esta vía Aceites esenciales y gran cantidad de compuestos fuentes de sabores y aromas a bajo costo y con relativa rapidez. El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades. que contiene un 4% de sólidos disueltos (principalmente sal común). tales como agua. de líquido a gas. Un ejemplo importante es la separación de agua. se llama evaporación. enfriar el vapor para recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de la condensación. En la industria alimentaria. que hierve a 100 °C. aunque en realidad contiene algunas impurezas en forma de gases disueltos. El agua del mar. y otros materiales ricos en carbohidratos) ha fermentado a partir de un licor rico en azucares se calienta hasta la temperatura ebullición de trabajo del destilador. Por ejemplo. alcohol y aceites que por sus características tienen diferentes puntos de ebullición.co/contenidos/211618/EXELARNING/leccion_51_destiladores. cuidando que los producto cabeza y cola (elementos indeseables) están excluidos del producto principal como por ejemplo el alcohol etílico y sus productos de cabeza más volátiles como el metanol o de cola como alcoholes de alto peso molecular menos volátiles. el componente más volátil. se desecha. siendo la más importante el dióxido de carbono. cereales.html Generalidades Proceso que consiste en calentar un líquido hasta que sus componentes más volátiles pasan a la fase de vapor y. pero la eliminación del agua del alcohol evaporando el alcohol se llama destilación. Una vez que la materia prima (frutas.http://datateca. El material destilado se recoge en recipientes para su ulterior purificación. que . la destilación ha sido y es utilizada para separar el alcohol de diversas frutas. la finalidad principal de la destilación es obtener el componente más volátil en forma pura. la eliminación del agua de la glicerina evaporando el agua. este producto es equivalente al agua pura. por lo general. Si los puntos de ebullición de los componentes de una mezcla sólo difieren ligeramente. casi siempre agua. y la correspondiente para la etapa específica a una determinada altura en el destilador de cada uno de los diferentes componentes de base del material fermentado. aunque se usan mecanismos similares en ambos caso. mezcla o uso como producto final dependiendo de las características de calidad del obtenido en la destilación. Para la mayoría de los propósitos. Sin embargo. normalmente el objetivo es obtener el componente menos volátil. puede purificarse fácilmente evaporando el agua.unad. Se trata de un cambio de estado. o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles. y posterior condensación para obtenerlos generalmente en su estado líquido. por ejemplo. puede realizarse fácilmente la separación completa en una destilación individual. no se puede conseguir la separación total en una destilación individual.edu. Si la diferencia en volatilidad (y por tanto en punto de ebullición) entre los dos componentes es grande. a continuación. granos. y condensando después el vapor para recoger el producto: agua destilada. lo cual constituye el fundamento de la destilación como operación de transferencia de masa para la separación de los componentes individuales de una mezcla líquida. En la evaporación y en el secado. y alcohol. y si se desea alcohol industrial (95%) son necesarias varias destilaciones. o volatilidad de los componentes separados a esa temperatura. pero no es alcohol puro. y el grado de separación producido por una destilación individual dependería solamente de la presión de vapor. Esta sencilla relación fue anunciada por vez primera por el químico francés François Marie Raoult (1830-1901) y se llama ley de Raoult. Por esta razón el alcohol no puede ser concentrado por destilación más de un 97%. Figura 186 Destiladores Clases de Destilación Ø Destilación fraccionada: Si se consigue que una parte del destilado vuelva del condensador y gotee por una larga columna a una serie de platos. el punto de ebullición de una mezcla al 50%. por ejemplo. la desviación es aún mayor: la destilación de alcohol de 99% produce un vapor de menos de 99% de alcohol. En este caso. Si se hierve una mezcla de estos dos líquidos. el . Si un componente sólo es ligeramente soluble en el otro. Esta ley sólo se aplica a mezclas de líquidos muy similares en su estructura química. En el ejemplo anterior. estaría a mitad de camino entre los puntos de ebullición de las sustancias puras. el destilado ha de destilarse una o dos veces más.hierve a 78. como el benceno y el tolueno. su volatilidad aumenta anormalmente. la volatilidad del alcohol en disolución acuosa diluida es varias veces mayor que la predicha por la ley de Raoult. En disoluciones de alcohol muy concentradas. En la mayoría de los casos se producen amplias desviaciones de esta ley.5 °C. el vapor que sale es más rico en alcohol y más pobre en agua que el líquido del que procede. la volatilidad de cada uno es perturbada por la presencia del otro. y que al mismo tiempo el vapor que se dirige al condensador burbujee en el líquido de esos platos. Con el fin de concentrar una disolución que contenga un 10% de alcohol (como la que puede obtenerse por fermentación) para obtener una disolución que contenga un 50% de alcohol (frecuente en el whisky). En la mezcla simple de dos líquidos solubles entre sí. aunque se realice un número infinito de destilaciones. Por otra parte. se podrá extraer prácticamente todo el alcohol del agua mientras desciende hasta la placa inferior. El porcentaje de cada componente en el vapor sólo depende de su presión de vapor a esa temperatura. conocido como rectificación o destilación fraccionada. Además. Este proceso. Así pues. Ø Destilación por arrastre con vapor: Si dos líquidos insolubles se calientan. La columna de fraccionamiento que se usa con más frecuencia es la llamada torre con caperuzas de burbujeo. Los platos están escalonados de forma que el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa. con lo cual hay que suministrar más calor. 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. el funcionamiento continuo permite grandes ahorros de calor. separadas unos centímetros. . sino también para mezclas más complejas. dicha mezcla siempre hierve a una temperatura menor que la de cada componente por separado. introduciendo gradualmente la disolución original de 10% de alcohol en un punto en mitad de la columna. En este caso. Por lo tanto. Se han utilizado torres de más de 500 platos para separar isótopos por destilación. y si 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. con al menos diez fracciones diferentes que son extraídas en los puntos adecuados. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada. Este principio puede aplicarse a sustancias que podrían verse perjudicadas por el exceso de calor si fueran destiladas en la forma habitual. u oxígeno y nitrógeno en el aire líquido). Las torres de destilación industrial para petróleo tienen a menudo 100 platos. y los vapores ascendentes suben por unas caperuzas de burbujeo a cada plato. donde burbujean a través del líquido. La única desventaja de la destilación fraccionada es que una gran fracción llamada el reflujo (más o menos la mitad) del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe hervirse otra vez. porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar el material que entra. Cuando la mezcla está formada por varios componentes. se puede obtener alcohol de 95% en una operación individual. en la que las platos están dispuestas horizontalmente. pueden ser necesarios cinco platos para hacer el trabajo de cuatro platos teóricas. en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos cerámicos o retal de tuberías de vidrio. que realizan cuatro destilaciones. luego cae a la placa de abajo y allí fluye de derecha a izquierda. y construyendo una columna con el suficiente número de platos. de forma que no se desperdicie nada de alcohol. no sólo para mezclas simples de dos componentes (como alcohol y agua en los productos de fermentación.vapor y el líquido interaccionarán de forma que parte del agua del vapor se condensará y parte del alcohol del líquido se evaporará. la interacción en cada plato es equivalente a una redestilación. estos se extraen en distintos puntos a lo largo de la torre. se utiliza mucho en la industria alimentaria. el gas y el amoníaco. pero más costoso. En una centrifugadora de alta velocidad. Este proceso se usa normalmente en la industria para purificar vitaminas y otros productos inestables. Una destilación típica contiene varios componentes principales: Figura 187 Operación de la columna de destilación . cada uno de los que se utiliza ya sea para transferir de energía o mejorar la transferencia de calor. pasándola directamente a la fase de vapor y otra vez a la fase sólida sin que se forme un líquido en ningún momento.En este caso al contacto del material a destilas disminuye la presión parcial de cada componente y por lo tanto su temperatura de destilación. excepto en el cuidado especial que se requiere para impedir que el sólido obstruya el aparato. haciendo la separación más eficaz. La rectificación de dichos materiales es imposible. Este método es tan efectivo como la destilación por arrate con vapor. Acido Etanoico. Ø Sublimación: Si se destila una sustancia sólida. y esos productos se separan por fraccionamiento en la misma operación. Ø Destilación molecular centrífuga: Si una columna larga que contiene una mezcla de gases se cierra herméticamente y se coloca en posición vertical. descomponiéndose en varios productos valiosos. el alquitrán. El condensador es una placa fría. y por lo tanto se pierde muy poco. la Propanona y el Metanol. Si la destilación se efectúa en un vacío prácticamente perfecto. y la destilación destructiva de la madera para la producción de carbón de leña. Este último proceso ha sido ampliamente desplazado por procedimientos sintéticos para fabricar distintos subproductos. y por consiguiente se hace relativamente sencilla la destilación de los componentes Ø Destilación al vacío: Otro método para destilar sustancias a temperaturas por debajo de su punto normal de ebullición es evacuar parcialmente el alambique. el proceso se llama sublimación. las fuerzas que separan los componentes más ligeros de los más pesados son miles de veces mayores que las de la gravedad. Cuanto mayor es el grado de vacío. El craqueo del petróleo se asemeja a una destilación destructiva. el proceso se llama destilación destructiva. o en un instrumento llamado vórtice. colocada tan cerca de la primera como sea posible. La mayoría del material pasa por el espacio entre los dos platos. Equipos de destilación y su funcionamiento básico Las columnas de destilación están formadas por varios componentes. la anilina puede ser destilada a 100 °C extrayendo el 93% del aire del alambique. Se coloca la sustancia en una placa dentro de un espacio evacuado y se calienta. se produce una separación parcial de los gases como resultado de la gravedad. Por ejemplo. el proceso se llama destilación molecular. Ø Destilación destructiva: Cuando se calienta una sustancia a una temperatura elevada. Las aplicaciones más importantes de este proceso son la destilación destructiva del carbón para la obtención del coque. menor es la temperatura de destilación. La sublimación no difiere de la destilación en ningún aspecto importante. y el reflujo forman la zona de Enriquecimiento o fraccionamiento dicha. ü Sección Inferior. que junto con el condensador. la otra sale a tanques de almacenamiento en forma de producto final de la destilación. tales como bandejas/platos y/o empaques que se utilizan para mejorar la separación de los componentes Ø Una caldera para proporcionar el calor necesario para la evaporación en el proceso de destilación Ø Un condensador para enfriar y condensar el vapor que sale de la parte superior de la columna Ø Un taque de reflujo para mantener el vapor condensado que sale por la parte superior de la columna para que una parte del líquido (reflujo) pueda ser recirculado de nuevo a la columna. caracterizada por un aumento paulatino en el componente más volátil de la mezcla hasta la cima de la columna. Ø El rehervidor que puede ser un calderín a o un calentador dotado con calentamiento (Intercambiador de calor o resistencias Eléctricas) en la base de la columna.Ø Una Columna vertical. junto con el re recirculación de fondos constituyen la zona de despojamiento . Un diagrama esquemático de una unidad de destilación típica con una solo alimentación (las columnas pueden tener más de una alimentación) y dos corrientes de producto se muestra a continuación: La columna como tal se divide en dos partes para efecto de la operación de la misma: ü La sección de Superior localizada desde el punto de alimentación de la mezcla a destilar en la torre hacia arriba. para calentar el líquido del fondo de la misma y retornarlo a la columna en forma de vapor Ø Un tanque separador de una parte de los productos de fondos de la columna no vaporizados para enviar el material allí producido a tanques de almacenamiento final. donde se realiza la separación de los componentes líquidos a través de los elementos internos de la columna. situada desde el punto de alimentación de la torre hacia el fondo. Reactiva .Presión en vacio El aparato de destilación básico es el sistema de destilación que tiene tres partes: (1) Un Destilador con un tubo de salida.Continuo. es el destilador o Alambique de cobre que por lo general se asemeja a una forma de cebolla grande. al vacío.Sistemas ideales y no ideales . .caracterizada por el empobrecimiento paulatino del componente más volátil de la mezcla a destilar Operación de la columna de destilación ü Tipos de operación . por lotes.extractivas . a presión ü Tipos de destilación . Figura 188 Alambique básico de destilación El diseño más antiguo y reconocido aún. (2) Un condensador.azeotrópica . y (3) Un recipiente de recolección del destilado. que destila el alcohol de la mezcla fermentada.Separaciones binarias y multicomponentes ü Técnicas de destilación especial . . los gases ascienden por la torre. La mezcla de gases se ve obligada entonces a pasar a través del la masa líquida ubicada sobre el plato antes de continuar hacia arriba. una molécula del material de la vapor se convierte en fase líquida de mayor punto de ebullición liberando energía.Los vapores se elevan y pasan a través de un tubo estrecho y luego a través de un serpentín o condensador. condensa los vapore en ellos. hacia el siguiente plato. Figura 189 Proceso de transferencia de masa en una Caperuza de Burbujeo Las fases líquidas y vapor se ponen en contacto. De esta manera. La mezcla de gases se encuentra en su ascenso con el primer plato y fluye a través de las únicas aberturas situadas en la base de las caperuzas de burbujeo. inmerso en un baño de agua fría que por intercambio de calor con los gases dentro del serpentín. otra molécula del material de bajo punto de ebullición utiliza la energía libre para la conversión de líquido a la fase de vapor El líquido en la primera bandeja está a una temperatura lo suficientemente fría como para obtener las fracciones más pesadas del gas las cuales se condensan en forma líquida. La forma en que la torre de destilación funciona consiste en la disminución progresiva de la temperatura desde la base hasta la cima. Todas las fracciones de la mezcla a destilar comienzan en forma de gaseosa en el fondo de la torre. mientras que las fracciones más ligeras continúan hacia arriba en la torre en estado gaseoso. La alimentación corre hacia abajo por la columna pasando por cada plato en forma escalonada y rebosando por cada uno de ellos. las fracciones más pesadas de hidrocarburos se separan de la mezcla de gases. La mezcla líquida que se va a procesar se conoce como la alimentación y su acceso a la torre de destilación se presenta por lo general en algún lugar cerca de la mitad de la columna en una bandeja conocida como la bandeja de alimentación. y se acumula en su parte inferior poniéndose en contacto con el calderín o el sistema de calentamiento diseñado para el suministro de calor hasta su ebullición a la presión a la cual está sometido todo el sistema. La bandeja de alimentación divide la columna en una tapa (enriquecimiento o rectificación) de sección y un fondo (stripping) sección. El gas restante continúa su viaje hacia la parte alta de la torre hasta llegar a otro plato. dentro y fuera de la columna. normalmente en la mayoría de las plantas es vapor. permanecen en forma gaseosa y se recogen en la cima de la torre. Figura 191 Operación en la cima de la columna Por lo tanto. El líquido condensado que se retira del sistema se conoce como el destilado o producto de alta calidad. Una parte importante de este líquido se recircula de nuevo de nuevo a la parte superior de la columna y recibe el nombre de reflujo.Aquí el proceso de transferencia de masa en la caperuza de burbujeo se repite. es enfriado en un condensador. La fuente de entrada de calor puede ser cualquier fluido adecuado. La fase de vapor de la mezcla de componentes que se genera en el rehervidor es reintroducido en la unidad en la parte inferior de la columna. hay flujos internos de vapor y el líquido dentro de la columna. permitiendo que continúen las fracciones más ligeras al siguiente palto. El líquido condensado se almacena en un recipiente conocido como el tanque de reflujo. Este proceso continúa hasta que las fracciones más ligeras. Control de la columna de destilación . El líquido eliminado de la caldera se conoce como el producto de fondo o simplemente el fondo. así como los flujos externos de los alimentos y corrientes de productos. a medida que sale de la parte superior de la unidad. Figura 190 Proceso operativo en el fondo de la columna El vapor sube por la columna y. pero a una temperatura más baja que antes. El reflujo sigue siendo no sólo más eficiente. Este tipo de técnicas permite la separación exacta de los componentes de la mezcla. el cambio de la tasa de reflujo proporciona una gran flexibilidad para crear en el caso de la destilación del Etanol.Ø La variable operativa más importante tiene lugar en este sitio y corresponde a la temperatura de cima de la columna de destilación característica de la temperatura de ebullición del componente mas volátil del alimento a la columna a la presión de trabajo de la misma. El agua es necesaria para la refrigeración y no deberán exceder una temperatura de entrada de menos de 20 ° C. Ø El reflujo a la columna constituyó una "tecnológica" de avanzada en el alambique. Si los gastos de . La temperatura de salida del agua es de ~ 70 ° C. Además. sino también está equipado para reducir el potencial de cianuros y etilcarbamatos que son perjudiciales si gran parte de ellos están presentes. Figura 192 Diagrama de Control de Proceso de la columna de destilación Otras Consideraciones Operacionales de los destiladores ü Consumo de agua por lotes: por cada 600 litros de lote. requiriendo solamente una sola destilación en operación continua. haciendo la destilación más eficiente. el estilo y la calidad del tipo de bebida alcohólica producida. en el condensador si está bien diseñado. se estiman de unos 1200 litros de agua de refrigeración. La temperatura de salida del destilado deberá ser de 20 ° C. Para las calderas de vapor a gas esto significa a la entrada 220. ü El consumo de vapor: es de alrededor 100 kg/hr es el valor estándar para una capacidad de destilación de 600 litros. se necesitan 1.000 BTU se requieren por hora. se puede calcular el costo del combustible.agua son altos. . ü Con base en el valor de BTU de gas natural o propano.000BTU. en 1 hora para la masa a destilar en ebullición. ü Para el cálculo del consumo de energía los números básicos válidos son los siguientes: 170. ü Normalmente para finalizar el proceso. existen soluciones técnicas para hacer circular agua refrigerada.5 horas adicionales que consumen aproximadamente 70 kg de vapor por hora.