Diseño de columnas de destilación

DISEÑO DE EQUIPOS INDUSTRIALES

COLUMNAS DE DESTILACIÓN

DESTILACIÓN
La destilación es una operación unitaria que tiene por objeto separar, mediante vaporización, una mezcla de líquidos miscibles y volátiles en sus componentes. Esta separación se basa en aprovechar las distintas presiones de vapor de los componentes de la mezcla a una cierta temperatura. La mezcla liquida a su punto deebullición desprenderá vapores más ricos en componentes volátiles que el liquido. Los vapores se condensarán a parte constituyendo el destilado. Cuando la mezcla tiene solo dos componentes se habla de destilación binaria, y si contiene más recibe el nombre de destilación multicomponente. El proceso de destilación es una de las operaciones unitarias más importantes en la industria química y delpetróleo, anqué en la industria alimentaria también se utiliza. El objetivo del diseño de las columnas de destilación consiste no solo en conseguir un producto con la calidad requerida a un coste mínimo, sino que debe proporcionar dicho producto con un grado de pureza constante aunque se produzca alguna variación en la composición de la mezcla de partida (alimentación), hecho bastante frecuente en lasindustrias de separación de materias primas naturales, (petróleo, por ejemplo).

PRINCIPIOS DE LA DESTILACIÓN
Cuando se ponen en contacto dos fases que tienen diferente composición es posible que ocurra la transferencia de algunos de los componentes presentes de una fase hacia la otra y viceversa. Esto constituye la base física de las operaciones de transferencia de masa. Si se permite que estasdos fases permanezcan en contacto durante un tiempo suficiente, se alcanzará una condición de equilibrio bajo la cual no habrá ya transferencia neta de componentes entre las fases. En la mayor parte de los casos de interés que se presentan en las operaciones de transferencia de masa, las dos fases tienen una miscibilidad limitada, de tal forma que en el equilibrio existen dos fases que puedensepararse una de la otra. Con frecuencia, estas fases tienen composiciones diferentes entre sí y distintas también de la composición también de la composición que tenia cada fase antes de ponerse en contacto con la otra. Como resultado de lo anterior, las cantidades relativas de cada uno de los componentes que han sido transferidas entre las fases, son distintas, lográndose de esta forma unaseparación. Bajo condiciones adecuadas, la acción repetida de poner las fases en contacto y separarlas a continuación, puede conducir a la separación casi completa de los componentes. Las diferencias en composición que presentan las fases en equilibrio, constituyen la base física para los procesos de separación que utilizan equipos con etapas múltiples. Cuando se plantea el problema de separar loscomponentes que forman una mezcla homogénea, el ingeniero aprovecha las diferencias que existen en las propiedades de los constituyentes que forman la mezcla para efectuar su separación. Se analizan las diversas propiedades químicas y físicas de los constituyentes, con el objeto de determinar en cuales de esas propiedades se observa una mayor diferencia entre los componentes ya que por lo general, cuantomayor sea la diferencia de alguna propiedad, más fácil y económica será la separación deseada. Resulta evidente que el ingeniero debe tomar en consideración muchos otros factores al seleccionar una ruta de separación para un proceso. Los requerimientos de energía, el costo y disponibilidad de los materiales de construcción y de proceso, así como la integración con el resto del proceso químico, sonfactores que contribuyen para determinar cual proceso de separación ofrece un mayor atractivo desde el punto de vista económico. El proceso de separación más utilizado en la industria química es la Destilación. La separación de los constituyentes se basa en las diferencias de volatilidad. En la destilación, una fase de vapor se pone en contacto con una fase liquido, transfiriéndose masa del...