UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIRIA Facultad de Ingeniera Industrial y de Sistemas

TORRES DE DESTILACION[FISICOQUIMICA Y OPERACIONES UNITARIAS - U]

INTEGRANTES: - Caramantin Troibas Junior. - Camasca Olivari Favio - Aburto Luna Liliana PROFESOR: - Hernan Parra Osorio. COD. CURSO Y SECCION: - TP 213 U.

2 de Dic. , 2010.

Torres de DestilacinFisicoqumica y Operaciones Unitarias - U

INTRODUCCION La destilacin es la operacin unitaria ms utilizada en la industria quimica, la cual consiste en separa 2 o ms sustancias aprovechando las propiedades de punto de ebullicin y presin de vapor propias de cada liquido. Esta operacin aprovecha estas cualidades de los lquidos para poder separarlos mediante la evaporacin del que tenga menor punto de fusin o menor presin de vapor y recuperarlo mediante la condensacin. Para el desarrollo y comprensin del presente tema, el presente informe desarrollara los siguientes temas: Descripcin de Equipo, en donde se ver con detalle las partes y elementos mecnicos que componen el equipo que realiza la destilacin Descripcin de la Operacin untara de destilacin, en donde se detallara los diversos procesos que son necesarios para la separacin de los lquidos mediante la tcnica de destilacin Aplicaciones industriales, este es el ltimo tema a tratar en l se ver como esta operacin se aplica a las diversas industrias

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TORRES DE DESTILACION 1.-OBJETIVOS Familiarizar al estudiante con el proceso de destilacin del etanol. Conocer los procesos que se dan en la destilacin industrial Conocer los distintos equipos que son destinados a la realizacin de esta operacin unitaria Apreciar, conocer y comparar las diferencias entre la destilacin terica y la destilacin practica 2.- DESCRIPCION DEL EQUIPO

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El equipo de destilacin a travs de un hervidor, unas torres de platos y un condensador es harto conocido en la industria. En este caso este equipo cuenta con sensores digitales de temperatura utilizando termocupla. La columna ha sido construida con dos tipos de vidrio. El vidrio Pirex Prand N7740, se empleo para las paredes de la columna 3.- PARTES DEL EQUIPO En realidad podemos separar el equipo en tres grandes partes: hervidor, torre de platos y condensador, pero por razones de didctica desglosaremos todas las partes de este equipo de destilacin. Hervidor Es el tanque donde hierve la solucin y por ende de donde se vaporizara hacia la parte superior de la torre. Entre el vapor y la cubierta final se encuentra una capa de yeso para mantener la temperatura. Tambin se puede encontrar un indicador del nivel de solucin que tiene el hervidor.

TORRE DE PLATOS Estas son estructuras verticales cilndricas que contienen una cantidad determinada de platos que en este caso son 10. Estas torres poseen distintos elementos de medicin y zonas de salidas que permiten un mejor manejo de la operacin.

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PLATO La funcin de los platos es el de distribuir el lquido que proviene del plato superior (cae por condensacin) a travs del todo el plato, con el fin de que tenga contacto con el vapor que proviene del plato inferior; para as generar vapor y lquido en distintas composiciones las cuales subirn a la siguiente etapa como vapor o bajarn a la etapa inferior como lquido, esto continuamente durante todo el proceso. TERMOCUPLA Es un elemento medidor de la temperatura en el interior de los platos que se conecta mediante cables. Por cada plato existe una termocupla. CONDENSADOR Luego de que llegue al ultimo plato de destilacin, el vapor de etanol caliente tiene que pasar por un proceso de enfriamiento, es decir pasar por el condensador que son tubos que mediante agua enfran hasta condensar es gas par poder recogerlo a travs de un cao.

VALVULAS Permite la toma de muestras a travs de los platos para medir ya sea composicin o temperatura.

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BAROMETRO Este elemento se manipula manera manual con la intencin de acelerar el proceso, adems que no se rebalse el liquido por acumulacin de gases .

4.- FUNCIONAMIENTO Primero debemos calcular la concentracin inicial de alcohol etlico para comenzar con el proceso de destilacin, al final volvemos a calcular la concentracin del liquido que obtenemos. Cogemos una muestra vertindolo en la probeta y con el alcoholmetro medimos su grado de alcohol, La concentracin inicial fue de 21%. Funcionamiento

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Preparar el tanque de alimentacin con una cantidad adecuada de mezcla binaria (etanol y agua). Siguiente hacemos el Pre-calentamiento. El cual consiste en calentar la columna de platos hasta alcanzar un equilibrio trmico, entre el equipo y el ambiente circundante (alrededor de 30 min por cada plato). Dicho calentamiento se realizara desde la parte inferior del equipo (Fondo) y deber ser progresivo hasta que el ultimo plato alcance la temperatura de destilado. El plato en el que se introduce la alimentacin recibe el nombre de plato de alimentacin., todos los platos por encima de ste, constituyen la seccin de rectificacin, mientras que todos los platos por debajo de la alimentacin, incluyendo el plato de alimentacin, constituyen la seccin de agotamiento. La alimentacin desciende por la seccin de agotamiento hasta el fondo de la columna, donde se mantiene un nivel de lquido definido. Calentamos el dispositivo que almacena nuestra solucin binaria (calderin), Este calentamiento se hace a travs de vapor de agua, el cual es proporcionado por un caldero y guiado hasta el equipo de destilacin por medio de tuberas cubiertas de un material aislante, para evitar prdidas de calor. Adems se debe llevar un control de la temperatura de cada brida (platos o etapas), ello se hace a travs se termocuplas instaladas a lo largo de la columna

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Durante el calentamiento, ser necesario el control visual de nuestra solucin binaria dentro de la columna de bach, esta no debe ser tumultuosa, en cuyo caso deber controlarse con la vlvula manual (abriendo o cerrando). En la parte superior (Tope), comprende 2

condensadores (intercambiadores de calor) y un tanque de almacenamiento del vapor condensado (Drum). Tambin se debe toma un control de la temperatura de los

condensadores. El Drum posee al igual que el calderin un indicador de nivel, adems de dos salidas; una es de Destilado y una segunda de Reflujo. Parte de este condensado se devuelve al plato superior de la torre y parte se extrae

como producto; esta corriente de lquido recibe el nombre de reflujo. El lquido que desciende es el que interacciona con el vapor ascendente. El reflujo nos permite mantener la temperatura de la ltima etapa. Finalmente, y una vez alcanzado el equilibrio trmico columna de destilacin ambiente (a la temperatura indicada ideal de destilacin de la solucin binaria), se procede a la obtencin del Destilado.

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Del liquido destilado cogemos una muestra vertindolo en la probeta y con el alcoholmetro medimos su grado de alcohol, La concentracin final l fue de 98 %. 5.-TIPOS Destilacin fraccionada En el ejemplo anterior, si se consigue que una parte del destilado vuelva del condensador y gotee por una larga columna a una serie de placas, y que al mismo tiempo el vapor que se dirige al condensador burbujee en el lquido de esas placas, el vapor y el lquido interaccionarn de forma que parte del agua del vapor se condensar y parte del alcohol del lquido se evaporar. As pues, la interaccin en cada placa es equivalente a una redestilacin, y construyendo una columna con el suficiente nmero de placas, se puede obtener alcohol de 95% en una operacin individual. Adems, introduciendo gradualmente la disolucin original de 10% de alcohol en un punto en mitad de la columna, se podr extraer prcticamente todo el alcohol del agua mientras desciende hasta la placa inferior, de forma que no se desperdicie nada de alcohol. Este proceso, conocido como rectificacin o destilacin fraccionada, se utiliza mucho en la industria, no slo para mezclas simples de dos componentes (como alcohol y agua en los productos de fermentacin, u oxgeno y nitrgeno en el aire lquido), sino tambin para mezclas ms complejas como las que se encuentran en el alquitrn de hulla y en el petrleo. La columna fraccionadora que se usa con ms

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frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas estn dispuestas horizontalmente, separadas unos centmetros, y los vapores ascendentes suben por unas cpsulas de burbujeo a cada placa, donde burbujean a travs del lquido. Las placas estn escalonadas de forma que el lquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa de abajo y all fluye de derecha a izquierda. La interaccin entre el lquido y el vapor puede ser incompleta debido a que puede producirse espuma y arrastre de forma que parte del lquido sea transportado por el vapor a la placa superior. En este caso, pueden ser necesarias cinco placas para hacer el trabajo de cuatro placas tericas, que realizan cuatro destilaciones. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada, en la que el lquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos de barro o trocitos de tuberas de vidrio. La nica desventaja de la destilacin fraccionada es que una gran fraccin (ms o menos la mitad) del destilado condensado debe volver a la parte superior de la torre y eventualmente debe hervirse otra vez, con lo cual hay que suministrar ms calor. Por otra parte, el funcionamiento continuo permite grandes ahorros de calor, porque el destilado que sale puede ser utilizado para precalentar el material que entra. Cuando la mezcla est formada por varios componentes, estos se extraen en distintos puntos a lo largo de la torre. Las torres de destilacin industrial para petrleo tienen a menudo 100 placas, con al menos diez fracciones diferentes que son extradas en los puntos

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adecuados. Se han utilizado torres de ms de 500 placas para separar istopos por destilacin. Destilacin por vapor Si dos lquidos insolubles se calientan, ninguno de los dos es afectado por la presencia del otro (mientras se les remueva para que el lquido ms ligero no forme una capa impenetrable sobre el ms 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 slo depende de su presin de vapor a esa temperatura. Este principio puede aplicarse a sustancias que podran verse perjudicadas por el exceso de calor si fueran destiladas en la forma habitual. Destilacin al vaco Otro mtodo para destilar sustancias a temperaturas por debajo de su punto normal de ebullicin es evacuar parcialmente el alambique. Por ejemplo, la anilina puede ser destilada a 100 C extrayendo el 93% del aire del alambique. Este mtodo es tan efectivo como la destilacin por vapor, pero ms caro. Cuanto mayor es el grado de vaco, menor es la temperatura de destilacin. Si la destilacin se efecta en un vaco prcticamente perfecto, el proceso se llama destilacin molecular. Este proceso se usa normalmente en la industria para purificar vitaminas y otros productos inestables. Se coloca la sustancia en una placa dentro de un espacio evacuado y se calienta. ElFisciquimica Pgina 11

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condensador es una placa fra, colocada tan cerca de la primera como sea posible. La mayora del material pasa por el espacio entre las dos placas, y por lo tanto se pierde muy poco. 6.-APLICACIONES INDUSTRIALES Destilacin Del Petrleo La destilacin es la operacin fundamental para el refinado del petrleo. Su objetivo es conseguir, mediante calor, separar los diversos componentes del crudo. Cuando el crudo llega a la refinera es sometido a un proceso denominado destilacin fraccionada. El petrleo crudo calentado se separa fsicamente en distintas fracciones de destilacin directa, diferenciadas por puntos de ebullicin especficos y clasificados, por orden decreciente de volatilidad, en gases, destilados ligeros, destilados intermedios, gasleos y residuo. La mayor parte de los productos destilados se convierten

posteriormente en otros productos ms utilizables cambindoles el tamao y las estructuras de las molculas a travs del craking.

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Recuperacin De Disolventes Es sabido que muchas industrias utilizan disolventes en su proceso productivo, tambin en procesos de limpieza (detergentes) o remover impurezas disueltas. Es to ocasiona una ligera contaminacin en cierta etapa del proceso productivo, por ello la empresa se ve forzada a tratar y recuperar los disolventes. La separacin de mezclas de solventes generalmente requiere de destilaciones simples mltiples o rectificaciones. En la rectificacin por lotes, los vapores del solvente pasan a travs de la columna de fraccionamiento donde entran en contacto con solvente condensado (reflujo) ingresando por la parte superior de la columna La operacin se realiza mayormente en columnas de destilacin ya que se puede trabajar en unas buenas condiciones de seguridad Destilacin De Alcoholes La destilacin en esta industrial es primordial, bsica y clave del xito para un buen licor, la obtencin de las distintas bebidas alcohlicas (los espirituosos) generan gustos y preferencias en quienes la consumen, como consecuencia de esto tienen un valor respetado en

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el mercado. Cuando se lleva a ebullicin una disolucin de alcohol, la mayor parte del vapor inicial es de alcohol, pues alcanza su punto de ebullicin antes que el agua. El vapor se recoge y se condensa varias veces para obtener la mezcla de alcohol ms concentrada, que se emplea para fabricar el whisky. Farmacutica: En un proceso de destilacin se obtiene una gran variedad de aceites (esencias), de ah se toman los que tiene propiedades medicinales Ahora la ciencia moderna los procesa para obtener drogas o remedios especficos para prevenir o curar diversas afecciones tanto del ser humano como de animales. En base a sus propiedades son ampliamente utilizados para el aparato digestivo, respiratorio, nervioso y circulatorio. 7.- CONCLUSIONES Para que sea posible una destilacin es necesario tener una diferencia considerable de puntos de ebullicin de dos sustancias. La destilacin fraccionaria es una operacin bsica de la industria qumica y afines fundamentalmente en la separacin de mezclas de componentes lquidos Es importante determinar las constantes crticas y por ende las maneras de monitorearlas constantemente en el transcurso de la

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operacin unitaria. En este caso hablamos de tres vitales, la Temperatura, la presin y el flujo.

la destilacin fraccionaria es una operacin bsica de la industria qumica y afines fudamentalmente en la separacin de mezclas de componentes lquidos.

8.- Recomendaciones Se debe tener en cuenta que la calibracin y el uso adecuado del equipo no dar una mejor eficiencia del mismo. Se debe cumplir con todas las medidas de seguridad, cualquiera no puede manipular este tipo de dispositivos, se necesita de una indumentaria y capacitacin especiales. Se debe evitar en lo posible el alcance de nios y personas ajenas a la instrumentacin del lugar y dems maquinarias.

9.- Bibliografa Libros: Tcnicas Analticas de separacin. Miguel Varcarcel. Webs:

www.alambiques.com/tecnicas_destilacion.htm quimicalibre.com/destilacin/

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