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UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERIA DE INDUSTRIAS ALIMENTARIA
“ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL”
CURSO: FISICOQUIMICA
DOCENTE: ING. MIGUEL RAMIREZ GUZMAN
TEMA: OPERACIONES UNITARIAS (DESTILACIÓN Y ABSORCIÓN)
INTEGRANTES : QUITO RAMIREZ STHEFFANY VEGA CASTILLO JOHANA
INTRODUCCIÓN
La destilación es una técnica de laboratorio utilizada en la separación de sustancias miscibles. Consiste en hacer hervir una mezcla, normalmente una disolución, y condensar después, por enfriamiento, los vapores que han producido. Si se parte de una mezcla de dos sustancias en la que sólo una de ellas es volátil, se pueden separar ambas mediante una destilación.
La mezcla comenzará a hervir a una temperatura intermedia entre los puntos de ebullición de los dos componentes, produciendo un vapor que es más rico en el componente más volátil (de menor punto de ebullición). Si condensamos este vapor obtendremos un líquido enriquecido notablemente en este componente, mientras que el líquido que queda en el matraz estará enriquecido en el componente menos volátil (mayor punto de ebullición).
DESTILACIÓNES UNA OPERACIÓN UNITARIA DE TRANSFERENCIA DE MASAS.
CONSISTE:
SEPARAR DOS O MAS COMPONENTES DE UNA MEZCLA QUÍMICA, APROVECHANDO LAS DIFERENCIAS EN SUS PRESIONES DE VAPOR.
IMPORTANCIALA DESTILACIÓN PUEDE SER USADA PAR UNA VARIEDAD DE PROPÓSITOS EN LA INDUSTRIA , COMO LA REMOCIÓN DE LA CAFEÍNA DE LOS GRANOS DE CAFÉ Y LA PRODUCCIÓN DE AGUA DESTILADA. SIN EMBARGO, POR LEJOS EL USO MAS IMPORTANTE DE LA DESTILACIÓN ES LA PRODUCCIÓN DE ALCOHOL PURO PARA LA ELABORACIÓN DE BEBIDAS. SI BIEN EL ALCOHOL PUEDE PRODUCIRSE POR FERMENTACIÓN NATURAL, NO SE PRODUCE EN LAS CANTIDADES REQUERIDAS; LA DESTILACIÓN ACELERA EL PROCESO SUSTANCIALMENTE. POR EL CONTRARIO, LA DESTILACIÓN TAMBIÉN ES USADO EN LA ELABORACIÓN DE BEBIDAS NO ALCOHÓLICAS; EL PROCESO ELIMINA EL ALCOHOL DE LA BEBIDA.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA DESTILACIÓN
VENTAJAS
Si bien la nueva fase difiere de la inicial en su nivel entálpico, la transferencia de calor opera fácilmente
En la coexistencia de las fases ocurren simultáneamente los procesos de condensación y evaporación (con desprendimiento y captación de calor respectivamente), con lo que se reduce el costo de energía asociado a los procesos de transferencia de calor ocurridos.
La nueva solución contiene únicamente las sustancias presentes en la inicial, sin introducción de componentes extraños que deban separarse posteriormente, excepto cuando su presencia resulte útil para algún propósito particular.
DESVENTAJAS
No existe posibilidad de introducción de sustancias con fines de favorecer la distribución de componentes entre las fases.
Las fases líquida y gaseosa tienen los mismos componentes. Esta similitud química hace que generalmente no sea grande el cambio de composición resultante de distribuir los componentes entre las dos fase
TIPOS DE DESTILACIÓN 1. DESTILACIÓN SIMPLE CONCEPTO: ES UN PROCESO UTILIZADO PARA LA SEPARACIÓN DE LÍQUIDOS.
ENFOQUE INDUSTRIAL: NORMALMENTE EN LA INDUSTRIA ESTA OPERACIÓN SE REALIZA POR LOTES
CARGÁNDOSE A UN RECIPIENTE Y SOMETIÉNDOSE A EBULLICIÓN.
2.DESTILACIÓN FRACCIONADA CONCEPTO : ES UNA VARIANTE QUE SE EMPLEA CUANDO SE SEPARAN COMPUESTOS DE SUSTANCIAS CON
PUNTOS DE EBULLICIÓN DISTINTOS PERO CERCANOS.
ENFOQUE INDUSTRIAL : A NIVEL INDUSTRIAL, EL PETRÓLEO CRUDO ES CALENTADO, SE SEPARA FÍSICAMENTE EN
DISTINTAS FRACCIONES DE DESTILACIÓN DIRECTA, DIFERENCIADAS POR PUNTOS DE
EBULLICIÓN CLASIFICADAS, POR ORDEN DECRECIENTE DE VOLATILIDAD, EN GASES,
DESTILADOS LIGEROS, DESTILADOS INTERMEDIOS, GASÓLEO Y RESIDUO.
3.DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR CONCEPTO: PERMITE LA SEPARACIÓN DE SUSTANCIAS INSOLUBLES EN AGUA Y LIGERAMENTE VOLÁTILES DE
OTROS PRODUCTOS QUE SON NO VOLÁTILES.
ENFOQUE INDUSTRIAL: EN LA INDUSTRIA POR EJEMPLO DE SOLIDOS QUE PUEDEN SER TALLOS, HOJAS, PLANTAS,
ETC. DENTRO DE LOS CUALES SE ENCUENTRA ABSORBIDO ALGÚN ACEITE ESENCIAL O
COMPUESTO QUÍMICO, LO UTILIZAN.
4.DESTILACIÓN AL VACIO CONCEPTO: ES LA SEPARACIÓN DE LIQUIDO CON PUNTOS DE EBULLICIÓN MAYORES A 150 °C Y CONSISTE EN
GENERAR UN VACIO PARCIAL DENTRO DEL SISTEMA DE DESTILACIÓN PARA DESTILAR SUSTANCIAS
POR DEBAJO DE SU PUNTO DE EBULLICIÓN NORMAL.
ENFOQUE INDUSTRIAL: LA INDUSTRIA DEL PETRÓLEO ES LA OPERACIÓN COMPLEMENTARIA DE DESTILACIÓN
DEL CRUDO PROCESADO EN LA UNIDAD DE DESTILACIÓN ATMOSFÉRICA, QUE NO SE
VAPORIZA Y SALE POR LA PARTE INFERIOR DE LA COLUMNA DE DESTILACIÓN A 100 °C
EXTRAYENDO EL 93% DEL AIRE DEL ALMABIQUE.
5.DESTILACION AZEOTRÓPICA CONCEPTO: ES UNA DE LAS TÉCNICAS USADAS PARA ROMPER UN AZEOTROPO EN LA DESTILACIÓN, DONDE SE
AÑADE UN TERCER COMPONENTE A UNA MEZCLA BINARIA DE SEPARACIÓN DIFÍCIL, EL TERCER
COMPONENTE FORMA UN AZEOTROPO CON UNO DE LOS COMPONENTES A SER SEPARADO.
ENFOQUE INDUSTRIAL: USANDO TÉCNICAS NORMALES DE DESTILACIÓN., EL ETANOL SOLO PUEDE PURIFICARSE
A APROXIMADAMENTE EL 95%.
6.DESTILACIÓN MEJORADA CONCEPTO: CUANDO EXISTE DOS O MAS COMPUESTOS EN UNA MEZCLA QUE TIENE PUNTOS DE EBULLICIÓN
RELATIVAMENTE CERCANOS, ES DECIR VOLATILIDAD RELATIVA MENOR A UNO.
ENFOQUE INDUSTRIAL: ES EL CASO DE LA SEPARACIÓN DE TOLUENO DE HIDROCARBUROS PARAFINICOS.
AMBOS COMPUESTOS PESOS MOLECULARES MUY PARECIDOS Y ES MUY DIFÍCIL
SEPARARLOS DEBIDO A SU VOLATILIDAD RELATIVA BAJA.
7.DESTILACIÓN DESTRUCTIVA CONCEPTO: ES LA SEPARACIÓN DE SUSTANCIAS A TEMPERATURA ELEVADA, EL PROCESO DESCOMPONE EN
VARIOS PRODUCTOS POR FRACCIONAMIENTO.
ENFOQUE INDUSTRIAL: SE UTILIZA PARA CONVERTIR MATERIALES EN BRUTO, POR EJEMPLO, DERIVADOS DE LA
MADERA, EN PRODUCTOS QUÍMICOS ÚTILES.
EN CAMBIO, LA DESTILACIÓN DESTRUCTIVA ES UNA TRANSFORMACIÓN QUÍMICA; LOS
PRODUCTOS FINALES (METANOL, CARBÓN DE LEÑA) NO PUEDEN SER RECONVERTIDAS
EN MADERA.
8.DESTILACIÓN MOLECULAR CENTRÍFUGA CONCEPTO: ES UNA TÉCNICA DE DEPURACIÓN QUE TIENE UNA AMPLIA UTILIZACIÓN EN LA INDUSTRIA
QUÍMICA, PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS, PRODUCTOS FARMACÉUTICOS Y LAS INDUSTRIAS DEL
PETRÓLEO, ASÍ COMO LA INDUSTRIA DE PRODUCTOS QUÍMICOS ESPECIALES.
ENFOQUE INDUSTRIAL:
LA SEPARACIÓN DEL HEXAFLUORURO DE URANIO GASEOSO, UF6, EN MOLÉCULAS QUE CONTIENE 2 ISOTOPOS
DIFERENTES DEL URANIO, URANIO 235 Y URANIO 238, PUEDE SER LLEVADA A CABO POR MEDIO DE LA
DESTILACIÓN MOLECULAR CENTRIFUGA.
9.DESTILACIÓN INDUSTRIAL CONCEPTO: EXISTE RECIRCULACIÓN EN AMBAS ZONAS DEL DESTILADOR, TANTO EN LA CABEZA COMO EN LA
COLA. ADEMÁS TIENE DISTINTAS SALIDAS POR SER UNA MEZCLA MULTICOMPONENTE. SE UTILIZA
PARA EL PETRÓLEO.
ENFOQUE INDUSTRIAL:
LAS REFINERÍAS ESTÁN COMPUESTAS POR ALTAS TORRES LAS CUALES TRABAJAN A PRESIÓN ATMOSFÉRICA. LAS
MISMAS, TIENEN A SU VEZ MUCHOS COMPARTIMENTOS(BANDEJAS) DONDE EN CADA UNO DE ELLOS SE TRABAJA
A TEMPERATURA DIFERENTE POR LO QUE OBVIAMENTE, CADA BANDEJA CUMPLE UNA FUNCIÓN DETERMINADA.
10.DESTILACIÓN CONTINUA CONCEPTO: SEPARA, COMPONENTES DE UNA MEZCLA DIFERENTE DE FORMA CONTINUA EN LAS DISTINTAS
FRACCIONES VAN SEPARÁNDOSE Y SALIENDO A DIFERENTES ALTURAS DE LA COLUMNA, LAS
DISTINTAS FRACCIONES QUE SE REQUIERE OBTENER DEPENDIENDO DE SU PUNTO DE EBULLICIÓN.
ENFOQUE INDUSTRIAL:
DESTILACIÓN SE HACE POR MEDIO DE UN APARATO QUE PUEDE SER LAS TORRES POR RELLENO QUE SON
COLUMNAS CILÍNDRICAS VERTICALES, QUE ESTÁN RELLENAS CON PEQUEÑAS PIEZAS QUE SE LLAMAN
EMPAQUES. ESTOS ELEMENTOS TIENEN POR OBJETO AUMENTAR EL ÁREA O SUPERFICIE DE CONTACTO
ENTRE LA FASE GASEOSA Y LIQUIDA, FACILITANDO LA ABSORCIÓN, POR LO QUE EXISTE MAYOR DESARROLLO
SUPERFICIAL.
11.DESTILACIÓN SIMPLE EFECTO
CONCEPTO:
SUMINISTRA VAPOR PURO A UNA UNIDAD CONDENSADORA. EVIDENTEMENTE, EL RENDIMIENTO ENERGÉTICO
Y EL CONSUMO DE AGUA ES MUCHO MAS BAJO PUESTO QUE EN LOS DE MÚLTIPLE EFECTO SE REAPROVECHAN
LAS CALORÍAS DEL VAPOR PRODUCIDO PARA GENERAR MAS VAPOR Y AL FINAL DE LA SERIE DE COLUMNAS
EL VAPOR LLEGA A LA UNIDAD CONDENSADORA A MENOR TEMPERATURA. NO OBSTANTE, EN CONTRA DE LA
CREENCIA GENERAL, EL NUMERO DE EFECTOS NO DEBE AFECTAR A LA CALIDAD DEL PRODUCTO FINAL.
APLICACIÓN: la destilación se utiliza mucho en las industrias que refinan petróleo, para desalinizar agua, para producir licor, cerveza o vino, y producir muchos productos químicos que se utilizan en los hogares y fábricas.
EL PROCESO DE DESTILACIÓN
La destilación se basa en el hecho de que las diferentes sustancias que componen un líquido hierven a diferentes temperaturas. Si tu estas destilando una mezcla de tres sustancias, elevas la temperatura del líquido para que el componente con el punto de ebullición más bajo se vaporice y se eleve en el contenedor. Luego lo capturas y condensas nuevamente por enfriamiento en un recipiente separado. Se sigue con el mismo proceso para los otros dos componentes. Ahora tú has purificado las tres sustancias en recipientes separados. Supongamos que has usado un aceite que contiene una suciedad considerable. Si destilas la mezcla tendrás un recipiente con aceite purificado, y otro con la suciedad.
REFINAMIENTO DE PETRÓLEO
Cuando se extrae el petróleo crudo, dependiendo de dónde provenga, este contiene muchos componentes que requieren destilación para que el combustible pueda ser utilizado por tu auto. Afortunadamente, los muchos tipos de hidrocarburos en ebullición del petróleo crudo tienen diferentes temperaturas de ebullición y se pueden separar uno a uno. En otros procesos químicos, los diversos hidrocarburos se pueden separar o combinar para producir una cierta variedad de productos, tales como gasolina, plásticos, combustible para aviones, fibras sintéticas, ceras, neumáticos y queroseno. DESALINIZAR AGUA
Algunas de las áreas geográficas del planeta no pueden proporcionar suficiente agua potable como para sostener la vida. El agua potable puede ser suministrada por las plantas de destilación que convierten el agua de mar en agua potable. El proceso de destilación es el mismo, aunque el método de calentamiento usado para alcanzar temperaturas de ebullición puede variar. Las dos fuentes principales para la producción de calor son la electricidad y el gas. Es posible que puedas destilar tu propia agua potable para eliminar sustancias químicas no deseadas, gérmenes y otras impurezas. Sin embargo, el agua destilada ordinaria tendrá un sabor insatisfactorio. Probablemente se pueda comprarla casi tan barato como si tu mismo la hubieras destilado.
LICORES DESTILADOS
Los licores, cerveza y vino, en algún momento de su fabricación, se sometieron a un proceso de destilación para separar el producto líquido final de los granos o frutos de los que se producen.
OTROS USOS
Las industrias de la cosmética, farmacéutica y química dependerán del proceso de destilación. Por ejemplo, empleando la tecnología para separación del aire se puede producir argón. Esta sustancia química se utiliza en las bombillas para proteger el filamento y proporciona el brillo en los tubos fluorescentes. El Clorosilanos es destilado para producir los más altos grados de silicio que se utilizan en la fabricación de semiconductores, la base de ordenadores. Trementina, nafta, fenoles, tolueno y fitosteroles son componentes producidos a través de la destilación. Como también lo es la piridina, utilizada como disolvente y agente impermeabilizante en la fabricación de productos farmacéuticos y vitaminas.
CONCLUSIÓN
En consecuencia la destilación es un método de separación de mezclas y es el más útil para purificar líquidos
El objetivo principal de la destilación es separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles.
Por tal razón hemos llegado a la conclusión, de que para realizar cualquier separación de mezclas primero debemos saber sobre su estado físico, características y propiedades. Lo que significa, es interesante realizar una mezcla, pero es más importante tener claro cuales componentes se mezclan para que la hora de separar usemos la técnica más adecuada.