Destilación por arrastre de vapor

LABORATORIO DE PROCESOS DE SEPARACION EN ETAPAS DE EQUILIBRIO

DESTILACION POR ARRASTRE DE VAPOR DE AGUA A PRESION ATMOSFERICA
I) OBJETIVOS: - Analizar los principios que rigen la destilación por arrastre con vapor. - Analizar su funcionamiento y utilidad para determinar el peso molecular aproximado de sustancias o productos. - Realizar la purificación de un hidrocarburo contaminado con algunaceite. - Establecer las diferencias que existen con otro tipo de destilaciones.

II) INTRODUCCION: En la destilación por arrastre de vapor de agua se lleva a cabo la vaporización selectiva del componente volátil de una mezcla formada por éste y otros "no volátiles". Lo anterior se logra por medio de la inyección de vapor de agua directamente en el seno de la mezcla, denominandose este "vapor dearrastre", pero en realidad su función no es la de "arrastrar" el componente volátil, sino condensarse en el matraz formando otra fase inmisible que cederá su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación. En este caso se tendrán la presencia de dos fases insolubles a lo largo de la destilación (orgánica y acusosa), por lo tanto, cada líquido se comportará como si el otro noestuviera presente. Es decir, cada uno de ellos ejercerá su propia presión de vapor y corresponderá a la de un líquido puro a una temperatura de referencia.

III) TEORIA En 1918 Hausbrand publicó un diagrama de presión de vapor útil para la destilación por arrastre. Se graficó Ptotal - PºH2O contra temperatura a tres presiones totales: 760, 300 y 70 mmHg (curvas descendentes) a las cuales se lesconoce como curvas de agua. A su vez graficó la presión parcial (Pº) contra temperatura para diversos materiales a destilar (curvas ascendentes). La intersección de la curva de agua con la del material a destilar nos proporciona la temperatura a la cual se dará la destilación por arrastre.

En la Figura 1 se presenta la curva de presiones de vapor del tolueno en mmHg en función de las temperaturasen ºC. También esta representada en esta figura la curva de presiones del vapor de agua expresada en la forma de 760 menos la presión de vapor del agua a la temperatura considerada. Se tiene un claderín o alambique que contiene una cierta cantidad de tolueno impuro con algún aceite cuya presión de vapor es casi despreciable (presentan ambas sustancias gran diferencia en su volatilidad relativa).Se introduce una corriente de vapor de agua en el interior del

mismo. Se asume que el lìquido se calienta únicamente por la condensación del vapor de agua. Por esta razón se irá acumulando una corriente de agua. A medida que la temperatura se eleva, la presión de vapor del tolueno sube y también la de vapor de la capa de agua. Cuando la suma de las dos presiones de vapor se hace igual a lapresión de 760 mmHg, la mezcla comienza a destilar. En este momento la presión de vapor del tolueno es P y la presión de vapor del agua es 760-P. En la Figura 1 se observa que eso sucede a 83ºC. En este caso, la mezcla que sale del calderín estará formada por vapor de tolueno con una presión parcial de 350 mmHg y vapor de agua con una presión parcial de 410 mmHg. la relación tolueno-agua será:350/410=0.85.

FIGURA 1. Diagrama de Hausbrand

700 - Poagua A P vapor (mm Hg ) B C 300 - Poagua D Curvas de agua Curvas de compuestos: A: Disulfuro de carbono B: Benceno C: Tricloroetileno D: Tolueno

70 - Po agua 350 83 Temperatura ( o C)

La condición màs importante para que este tipo de destilación pueda ser aplicado es que tanto el componente volátil como la impureza sean insolubles en aguaya que el producto destilado (volátil) formará dos capas al condensarse, lo cual permitirá la separación del producto y del agua fácilmente.

Como se mencionó anteriormente, la presión total del sistema será la suma de las presiones de vapor de los componentes de la mezcla orgánca y del agua, sin embargo, si la mezcla a destilar es un hidrocarburo con algun aceite, la presión de vapor del...