TORRES DE DESTILACION SEPARACIÓN DE MEZCLAS

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CRISTALIZACIÓN: separación de mezcla de componentes en fase liquida por medio de la solidificación en forma de cristal de uno de los componentes, debido a sus diferentes puntos de solidificación, la fase liquida restante es obligada a abandonar el sólido (cristal) como es el caso de la cristalización del azúcar.

LIXIVIACIÓN: separación de mezclas de solidos por medio de un líquido que disuelve uno de los componente de la mezcla.

EXTRACCIÓN POR DISOLVENTE: separación de una sustancia liquida en un sólido en donde un líquido extrae al líquido contenido en la mezcla.

FUNDAMENTOS DE DESTILACIÓN

- PRINCIPIOS DE DESTILACIÓN

La destilación es el método de separación de mezclas liquidas con componentes de diferentes puntos de ebullición o presiones de vapor, evaporando parcialmente la misma, recuperando la porción evaporada (destilado) por medio de condensación.

[pic 2]

Principio de operación del proceso de destilación en una mezcla de pentano – hexano en porciones iguales del 50%, punto de ebullición del pentano es de 36.07 °C y el hexano de 68.74°C.

[pic 3]

Ilutación de una destilación en un proceso continuo en donde se tiene una sola fuente de calor y las demás porciones de liquido se evaporan con el calor de los vapores destilados de la porción de mezcla evaporada en la etapa anterior. Las concentraciones en el liquido y el vapor corresponden a las del equilibrio para esta mezcla a sus correspondientes temperaturas.

- EQUILIBRIO DE FASES

En el procesos de destilación la separación de una mezcla se lleva a cabo seleccionando las condiciones de temperatura y presión de tal forma que exitsan una fase de vapor, una fase de liquido y una diferencia relativa en la concentración de las sustancias para ser separadas en las dos fases.

Para poder explicar las condiciones de quilibrio entre una fase liquida y una fase gaseosa (vapor) lo mas simple es hacer referencia a la ley de las presiones parciales de Dalton (para gases) y de Raoult (para liquidos).

La ley de Dalton establece que “la presión total de una mezcla de gases es igual a la suma de las presiones parciales de los gases mezclados”

[pic 4]

Donde:

Pt = Presión total

∑1 Pi = Suma de todas las presiones

P1, P2, P3,..Pn = Presiones parciales de cada uno de los componentes de la

mezcla de gases

Como parte de la misma ley, Dalton postulo que la presión parcial (Pi) de un gas ideal en una mezcla gaseosa es proporcional a su concentración en fracción mol (Yi).

Pi = Yi * Pt

Donde:

Pi = Presión parcial del componente ( i ) de la mezcla.

Yi = Fracción mol del componente ( i ) de la mezcla gaseosa.

Pt = Presión total de la mezcla

Por otra parte, Raoult relaciona la presión parcial, en la fase vapor, con la concentración en la fase liquida y la presión de vapor del componente puro. En su ley expresa que la presión parcial de un vapor, en equilibrio con su liquido, es proporcional a su concentración en el liquido, en fracción mol (Xi) y su presión de vapor como componente puro a la temperatura a la que se encuentra.

Pi = Xi * PV (i)

Donde:

Pi = Presión parcial del componente (i) de la mezcla.

Xi = Fracción mol del componente (i) de la mezcla en el líquido.

P V (i) = Presión de vapor del componente (i) puro a la temp. Establecida.

Combinando la ley de Raoult y la ley de Dalton para un componente, resulta una expresión para una mezcla de líquidos y vapores ideales en el equilibrio.

Y i * P t = X i * P V (i)

La presión de vapor de un componente es una propiedad única del mismo y está en función de la temperatura, por lo que al incrementar eta variable se incrementa la presión de vapor. Un componente que tiene una presión de vapor más alta, a una temperatura dada, se dice que es el más volátil.

- DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO

Un diagrama de equilibrio es la representación gráfica de las concentraciones (en fracción mol) del vapor y del líquido en equilibrio, es decir cuando se encuentra hirviendo un líquido y tenemos conjuntamente las fases líquido y vapor.

Para elaborar el diagrama de equilibrio se toman las concentraciones (en fracción mol) del líquido y vapor del componente más ligero.