Columna de destilación de platos

Columna de destilación de platos.

La destilación es una operación de transferencia de masa muy común en la industria, este proceso consiste en la separación de dos o mas sustancias que forman una mezcla líquida homogénea debido a la diferencia de volatilidad en los puntos de ebullición entre ellos. De esta manera al ingresar calor el sistema líquido-vapor tendrán distintas concentraciones, en casos donde la diferencia de volatilidad es grande el producto obtenido posiblemente será portador de gran pureza y de esta manera ya no es requerido algún otro método de separación. [1]

En la industria esta operación se lleva a cabo en los sistemas llamados columnas de destilación. Los tipos de destilación se diferencian entre sí debido a el funcionamiento de la columna las cuales pueden ser:

• Tipo de alimentación
• Cantidad de corrientes alimentación/productos
• Tipo de contacto [2]

A su vez se pueden clasificar por el tipo de proceso; continuo o discontinuo. Aunque de manera general las columnas vienen compuestas por:

1. Caldera
2. Columna destiladora
3. Condensador
4. Válvula de control o reflujo
5. Bombas y controles de circulación
6. Circuitos de refrigeración
7. Sistema de control del proceso [3]

Columna

El funcionamiento de toda columna de destilación se basa en que existe un vapor que asciende por la columna el cual se encuentra con un líquido que desciende,

entonces se produce una transferencia de materia y energía en cada etapa. El vapor aparece como consecuencia del hervidor situado en la parte inferior de la columna. El vapor, a medida que se aproxima a la parte superior de la columna, se enriquece en los componentes volátiles de la mezcla, mientras que el líquido que circula en contracorriente arrastra los componentes más pesados. [4][pic 1]

• Alimentación[pic 2][pic 3][pic 4]

Es la mezcla de dos o más componentes        que        se introducirán a la columna para su separación.

• Rehervidor

Es el equipo donde de transforma parcialmente el líquido que llega al fondo de columna, generando el vapor que asciende.

• Zona de rectificación

Es el lugar de enriquecimiento del producto.

• Zona de agotamiento.

Sector Inferior de la columna situado por debajo de la introducción del alimento, sobre el fluye el producto de fondo y hacia arriba el reflujo de vapor

Torres empacadas

También conocidas como torres de rectificación de relleno, consiste en una torre llena de lo que denominamos cuerpos de relleno, que permite el contacto íntimo entre el líquido y su vapor al desplazarse el líquido sobre la superficie de los cuerpos de relleno en contracorriente con el vapor.

Comparando el funcionamiento de una columna de platos con una de relleno, se observa que en la de platos hay una variación discontinua de la concentración de un plato a otro, mientras que, en la de relleno, esta variación es continua a lo largo de toda la columna. [5]

Torres de platos

En las columnas de platos la operación se lleva a cabo en etapas. El plato va a proporcionar una mezcla entre las corrientes de líquido y vapor. El líquido pasa de un plato a otro por gravedad en sentido descendente, mientras que el vapor fluye en sentido ascendente a través de las ranuras de cada plato, burbujeando a través del líquido.[pic 5]

Los bajantes de los platos van alternándose a un lado y al otro de la torre sucesivamente obligando al líquido a recorrer un largo camino zigzagueante hacia la parte inferior de la torre. El gas se desplaza en la dirección contraria y pasa de un plato a la

región del plato inmediato superior a través de unos ductos ubicados en la parte activa de los mismos donde se realiza el contacto entre el líquido que baja y el gas. Los ductos pueden ser simples orificios o estructuras compuestas por partes rígidas o movibles cuya función es ayudar a impedir el desplazamiento del líquido hacia abajo a través de los ductos, facilitando el transporte del gas hacia arriba de modo de forzar el contacto gas•líquido sobre la parte activa del plato. Existen

platos con dos y tres bajantes cada uno, platos de chimeneas y otros para funciones especiales.

Al plato se le exige que sea capaz de tratar las cantidades adecuadas de líquido y vapor sin una inundación o un arrastre excesivos, que sea estable en su funcionamiento y resulte relativamente simple en cuanto a instalación y mantenimiento. También es importante conseguir que la caída de presión en el plato sea mínima.

El número de platos necesarios para efectuar una separación dada vendrá determinado por distintos factores.

Se pueden encontrar diferentes tipos de platos:

• Platos de campanas de barboteo: ha sido el plato más ampliamente utilizado, las campanas están colocadas sobre unos conductos de subida.[pic 6]
• Platos perforados: su construcción es mucho más sencilla, requiriendo la perforación de pequeños agujeros en la bandeja. Los platos perforados, tienen perforaciones de 3mm a 12 mm (1/8 a ½ pulgada) de diámetro, siendo el tamaño común de[pic 7]

4,5 mm (3/16pulg.) las perforaciones se hacen siguiendo un arreglo triangular o cuadrado con una distancia entre centros entre 2 a 5 veces el diámetro de las perforaciones (el óptimo es 3,8). La velocidad de entrada en el bajante no deberá exceder a 0,12 m/s (0,4 pies/s) para permitir una adecuada área para el desprendimiento del vapor [6].

• Platos de válvulas: es un intermedio entre los de campanas de barboteo y los platos perforados. La construcción es similar a los de campanas, cada agujero tiene por encima una válvula que se eleva ante el paso del vapor.[pic 8]

COLUMNA DE PLATOS BORBOTEADORES

Borbotear: Nacer o hervir impetuosamente o haciendo ruido. [7]

Su funcionamiento está basado en una serie de vasos invertidos y colocados sobre los accesos de cada piso de la columna al piso siguiente. El vapor empuja el vaso hacia arriba y borbotea en el líquido, facilitando el intercambio de materia: parte del gas queda retenida en el líquido, que será más rico en componente gaseoso contra más baja sea su posición en la columna.[pic 9]

Para que el espacio entre los pisos no se inunde con el líquido descendente existe un nivel mínimo de líquido, adecuado a la altura de los vasos y que se inician en la base del piso, sumergiéndose en el nivel del líquido del piso inmediatamente inferior.

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