Comienzo

DESTILACIÓN CERRADA
INTRODUCCIÓN GENERAL
La Figura 1 representa un diagrama temperatura-composición de equilibrio líquidovapor
a presión constante para mezclas de dos componentes A y B, cuyas temperaturas de
ebullición son tA y tB. En las abscisas la composición de la mezcla se representa como
fracción másica de B (si bien en este material se desarrolla el tema utilizando fraccionesmásicas, el tratamiento también es válido para fracciones molares).
Figura 1
Si una mezcla líquida de composición x0 se calienta, al alcanzarse una temperatura
T=t0, termodinámicamente corresponde que aparezca vapor en el sistema. La composición de
este vapor, viene dada por y0 en el diagrama.
Si la misma mezcla (de composición global x0) se coloca en un sistema a una
temperatura T=t1 sin dejarescapar vapor y manteniendo la presión constante, en el equilibrio
la composición del líquido viene dada por x1, y la del vapor por y1. En este punto, la
composición del vapor es igual a la del líquido original (y1=x0). A la temperatura t1, todo el
líquido de partida se habrá convertido en vapor: x1es entonces la composición de la última
gota de líquido que vaporiza.
En el proceso representado enla Figura 1, simplemente se vaporizó totalmente una
mezcla líquida de composición xo en un recipiente cerrado. Puede conseguirse una
vaporización parcial si la mezcla se lleva a una temperatura intermedia t entre t0 (inicio de la
ebullición) y t1 (final de la ebullición), se deja que el vapor formado alcance el equilibrio con el
líquido a esa temperatura (Figura 2), y se separan ambas fases.Este procedimiento recibe el
nombre de destilación en equilibrio o destilación cerrada.
A B
t1
tB
t0
tA
x0 x1
y1
y0
Presión
constante Vapor
Líquido
T
Destilación Seguridad y Operaciones de Laboratorio
Figura 2
A la temperatura T, la composición del líquido viene dada por x y la del vapor por y. La
cantidad de cada fase en el equilibrio está dada por la siguiente expresióndenominada “regla
de la palanca”:
o
o
x x
x y
V
L
-
-
=
donde: y: fracción másica de B en el vapor en equilibrio a la temperatura t
x: fracción másica de B en el líquido en equilibrio a la temperatura t
x0: fracción másica de B en el líquido inicial
L: masa total de fase líquida
V: masa total de fase vapor
Las curvas de equilibrio líquido-vapor varían con la naturaleza de la mezcla y conla
presión. La volatilidad del constituyente A en una cierta mezcla y a una cierta temperatura se
define como:
A
A
x
y
volatilidaddeA =
y la del constituyente B como:
volatilidad de B
y
x
y
x
A
A
B
B
=
-
-
= 1
1
Más convenientemente se define la volatilidad relativa del constituyente A con respecto
al constituyente B como:
( )
( )
. 1
. 1
A A
A
A A
y x
x y
a
-
=-
Para soluciones ideales se demuestra que:
º
º
A
A
B
P
P
a =
Presión
constante
B
t
tB
tA
x0 y x
Vapor
Líquido
T
Destilación Seguridad y Operaciones de Laboratorio
La volatilidad relativa es función de la temperatura de la mezcla, pero su dependencia
es mucho menor que la presentada por las presiones de vapor de cada uno de los
componentes puros por separado.
Para aA =1 seobtiene xA = yA, o sea, la composición del vapor formado es igual a la del
líquido con el cual está en equilibrio. En este caso la separación de los componentes mediante
una destilación de la mezcla no es posible. Cuando a se acerca al valor 1, las curvas del
líquido y del vapor en equilibrio se acercan una a la otra.
Si aA > 1 el vapor es más rico en el componente A que el líquido. Cuantomayor sea la
volatilidad relativa del componente A más rico es el vapor formado en dicho componente y por
lo tanto es también mejor la separación que se puede lograr mediante una destilación de la
mezcla. Por lo tanto, la volatilidad relativa es una medida de la facilidad con que se puede
lograr una separación de los componentes de una mezcla mediante una destilación.
En la Figura 3 se...