Destilacion Fraccionada

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE ZACATECAS

“Francisco García Salinas”

UNIDAD ACADÉMICA DE CIENCIAS QUÍMICAS

PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA

Materia:

Laboratorio De Procesos De Separación

TRABAJO:

Destilación Fraccionada

Profesor:

IQ. Héctor Gerardo García Silva

FECHA: 08/Nov./13

Zacatecas, Zac.

OBJETIVO GENERAL:

Operar una columna de destilación fraccionada tamaño laboratorio, para la separación de una mezcla.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Determinar la eficiencia de la columna, calculando el número de etapas teóricas requeridas de acuerdo con las composiciones de destilado y fondos obtenidas.

Usar el método de McCabe-Thiele para realizar los cálculos.

INTRODUCCIÓN:

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado en química para separar mezclas (generalmente homogéneas) de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio calórico y masóico entre vapores y líquidos. Se emplea cuando es necesario separar soluciones de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos. 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. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes "platos" (placas). Ello 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.

Existen cuatro tipos básicos de destilación al alcance del químico en el laboratorio:

1. La destilación simple.

2. La destilación al vacío.

3. La destilación fraccionada.

4. La destilación al vapor.

La destilación simple funciona mas o menos bien en los procedimientos rutinarios de separación y purificación de las sustancias presentes en una mezcla líquida cuando los puntos de ebullición de los componentes individuales son bastante diferentes o cuando alguno de ellos no destila. Sin embargo para lograr una buena separación hay que acudir a la destilación fraccionada.

Una relación aproximada entre el número de platos teóricos necesarios para la separación de una mezcla ideal de dos componentes y sus puntos de ebullición se muestra en la tabla 1 a continuación.

Diferencia de los

puntos de ebullición °C Número de platos

teóricos

108 1

72 2

54 3

43 4

36 5

20 10

10 20

7 30

4 50

2 100

Tabla 1. Relación entre la cantidad de platos teóricos necesarios y la diferencia entre los puntos de ebullición de dos componentes de una mezcla teórica.

Note que la cantidad de platos teóricos necesarios es mas grande a medida que se acercan los puntos de ebullición, de hecho, una mezcla de dos componentes cuya diferencia en los puntos de ebullición sea de 108°C o más se separa con la destilación simple mientras que si la diferencia es de unos 30°C se necesitan más de cinco platos teóricos.

Tipos de columnas de fraccionamiento

Los fabricantes de material de laboratorio suministran diferentes tipos de aditamentos diseñados específicamente para usarse como columnas de fraccionamiento, y en general las fabrican de diferente longitud, suministrando además la forma de saber la cantidad de platos teóricos de cada una de ellas.

Empaque de la columna

Si no se dispone de una columna de fraccionamiento pre-elaborada se puede construir una usando un condensador estándar como ya hemos visto. Para rellenar el condensador se puede utilizar esponja de acero inoxidable ocupando todo el espacio interior del condensador (vea la figura1), o también solo taponado la parte baja del condensador con la esponja de acero inoxidable y luego completando el empaque con trocitos de tubos de vidrio, perlas o bolas de vidrio e incluso con trocitos menudos de vidrio.

Mezclas no ideales

En la práctica es frecuente encontrar que ciertas mezclas de líquidos no pueden separarse por destilación aunque se utilice la destilación fraccionada mas eficiente. Estas mezclas conocidas como azeótropos destilan durante todo el proceso como si fueran un líquido puro, manteniendo un punto de ebullición constante y una proporción en porcentage también constante. Las mezclas azeotrópicas pueden ser de dos, tres, o más componentes.

FUNDAMENTO TEORICO:

La destilación es la separación de los constituyentes de una mezcla líquida por medio de la vaporización parcial de la mezcla y la recuperación por separado del vapor y del residuo. Los equipos comúnmente utilizados para llevar a cabo una destilación fraccionada, son las torres de platos, representadas en la figura 1.

Fig.1 Torre de Destilación

Su funcionamiento es el siguiente: El líquido desciende por la torre bajo la acción de la gravedad, mientras que el vapor asciende debido a la fuerza de una ligera diferencia de presiones de plato en plato. La presión más elevada se produce por la ebullición en el rehervidor inferior. El vapor pasa a través de aberturas en cada plato y entran en contacto con el líquido que circula a lo largo del plato. Si el mezclado del vapor y del líquido en los platos fuese suficiente para alcanzar el equilibrio entre las corrientes de vapor y líquido que abandonan el plato, entonces cada plato proporcionaría la acción de una destilación simple.

La porción de la torre

...