DESTILACION DISCONTINUA

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Esta técnica de separación está fundamentada en la ley de Dalton y de Raoult la cual denota que si tenemos una mezcla líquida en equilibrio con su vapor, la fracción molar de cada componente de la mezcla en estado gaseoso, para un líquido de comportamiento ideal, está relacionado con las presiones de vapor de los componentes puros y con las fracciones molares de los mismos en estado líquido mediante la siguiente expresión:

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Yi = Fracción molar de cada componente en la fase gaseosa

Xi = Fracción molar de cada componente en la fase líquida

P0i = Presión de vapor de cada componente puro

DESTILACION DISCONTINUA O BATCH:

En este tipo de destilación se coloca una carga de alimentación en el calderín y se comienza la calefacción del mismo. El vapor producido asciende a través de una columna de fraccionamiento o torre de destilación y seguidamente se condensa dando el producto de cabeza, mientras que en el calderín queda al conducir la destilación, un residuo menos volátil. Cuando se pone en funcionamiento una columna de destilación discontinua puede operarse a reflujo total hasta que se alcancen las condiciones de equilibrio, fijándose en ese momento la velocidad de reflujo deseado, o bien puede fijarse desde el principio la relación de reflujo requerida devolviendo el destilado obtenido en el calderín hasta que se consigan las condiciones de equilibrio.

IMPORTANCIA

- La destilación por lotes de usa industrialmente cuando se trabaja con pequeñas cantidad de líquido, o cuando se requiere obtener diversos productos con un mismo equipo.

- Su principal ventaja es su versatilidad.

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Figura N°1. Equipo de destilación discontinua del Laboratorio de Operaciones Unitarias II

TORRE DE DESTILACIÓN

Para lograr el íntimo contacto entre las fases liquidas y vapor con objeto de establecer el intercambio de materia entre ambas fases, interesa que la superficie y el tiempo de contacto sean suficientes. En la práctica este contacto se logra con dos dispositivos diferentes: el de los platos de borboteo que retienen el líquido a través del cual se ve obligado a pasar el vapor, y el de los cuerpos de relleno, que llegan al interior de la columna verificándose el contacto entre las fases sobre la superficie de estos cuerpos de relleno.

- Columna de relleno

Las columnas rellenas consisten en un cilindro vertical, cargado con un material de relleno adecuado. El líquido fluye por la superficie del material de relleno, en láminas delgadas, y ofrece una gran superficie líquida para el contacto con los gases que ascienden por la torre. El material de relleno está soportado sobre un enrejado, o parrilla, situado en el fondo de la torre. El líquido se carga por la parte superior del material de relleno, mediante una placa

distribuidora (placa perforada), y el vapor se introduce por debajo del enrejado que sostiene al relleno. Las ventajas del flujo en contracorriente y contactos múltiples se consiguen en las torres rellenas, aunque la eficacia del contacto no resulte, en general, comparable a la obtenida con las torres de platillos. La figura 2 representa una típica torre con relleno.

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Figura 2. Representación esquemática de una torre con material de relleno

Se han desarrollado muchos tipos diferentes de rellenos para torres y hoy en día existen varias clases comunes. En la figura 4 se muestran los tipos de empaque más usuales, que simplemente se introducen en la torre sin ningún orden. Estos empaques y otros rellenos comunes se pueden obtener comercialmente en tamaños de 3 mm hasta unos 75 mm. La mayoría de los empaques para torres están construidos con materiales inertes y económicos tales como arcilla, porcelana o grafito

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Figura 3. Empaques de torres típicos: a) anillo de Rasching. b) anillo de Lessing. c) sillas de Berl, d) anillo de Pall

- Torres de plato

Como su nombre mismo lo dice usan platos con un gran número de perforaciones de pequeño diámetro. Estas perforaciones tienen normalmente de 0.1 a 0.25 pulg de diámetro con sus centros separados desde 1 a 2 pulg. El vapor que se genera tiene una velocidad suficiente que impide que el líquido pase por estos agujeros, por lo que tales platos deben ir provistos de tubería de bajada de alimentación y descarga del líquido.

DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO LIQUIDO-VAPOR

En el estudio de los problemas de destilación se utiliza una forma simplificada de los diagramas, que recibe el nombre de Diagrama de Equilibrio líquido-vapor y que representa la relación que existe entre las composiciones del líquido y el vapor que está en equilibrio, a una presión constante y determinada. La construcción de la curva de equilibrio líquido-vapor es fácil cuando se dispone del diagrama de puntos de ebullición. Únicamente es necesario elegir una composición, trazar por ello la vertical hasta que corte a la línea inferior o del líquido, desde este punto trazar una horizontal hasta que corte a la línea superior o de vapor y desde aquí una vertical hacia abajo, hasta el eje de composiciones, obteniéndose la composición del vapor que está en equilibrio en su punto de ebullición con el líquido de partida.

Figura N° 4 Diagrama de Equilibrio Líquido Vapor a Presión Constante

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EQUILIBRIO VAPOR-LÍQUIDO

Los cálculos para la destilación precisan el conocimiento del equilibrio vapor-líquido. Una expresión sencilla del equilibrio vapor-líquido, es la Ley de Raoult.

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Las fracciones molares de los componentes en el vapor, YA e YB, son proporcionales a sus presiones parciales, luego:

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Donde:

XA = fracción molar del componente “A” en el líquido

YA