OPERACIONES UNITARIAS2015

TEMA 4 - DESTILACION

INTRODUCCIONPARA QUÉ SIRVE UNA REFINERÍA

- Petróleo: mezcla de hidrocarburos que incluye desde gases muy livianos como el metano hasta compuestos semisólidos como las parafinas y otros más complejos como el asfalto.

- Estos hidrocarburos son todos combustibles.

- Petróleo crudo: puede emplearse como combustible, necesita por varias razones ser procesado en una refinería.

- Petróleo crudo: mezcla de muchos y diferentes hidrocarburos con distintos puntos de ebullición.

- Petróleo crudo: no puede satisfacer las diferentes aplicaciones.

- El mercado: requiere para cada necesidad propiedades bien definidas que sólo pueden ser satisfechas por determinadas fracciones.

- Son extraídas, refinadas y modificadas: utilizando una variedad de procesos que conforman en su conjunto una REFINERÍA.

INTRODUCCIONPARA QUÉ SIRVE UNA REFINERÍA

- Refinería: contempla la demanda de productos que requiere el mercadoy ajusta el procesamiento de los crudos al perfil de dicha demanda.

- Refinería: además de separar el crudo en diferentes fracciones,transforma las fracciones de menor consumo en otras que tienen mayorvolumen de ventas.

- Refinería moderna: suficiente elasticidad para acomodarse a lasvariaciones de la demanda y a los distintos crudos que puedan recibir.

- Refinería moderna: dispone de una serie de unidades de produccióncon diferentes procesos.

INTRODUCCIONREFINERÍA MODERNA

INTRODUCCIONPROCESOS UTILIZADOS

DESTILACIÓNDestilar; significa proceder a separar un producto que se encuentra enuna mezcla, al calentar a ésta para evaporar él más volátil, que podría serel que nos interesa. Luego se procede a condensar los vapores que yaestán fuera del contacto de la mezcla, para obtener así el producto enestado líquido, con una determinada pureza.

-TRANSFERENCIAS DE ENERGIA-TRANSFERENCIAS DE MASA-RELACIONES DE EQUILIBRIO

Destilación simple: separar el producto A, que es más volátil que el B.

A y B, se encuentran mezclados formando una mezcla homogénea.

INTRODUCCION

Al calentar el recipiente que los contiene a una determinada temperatura lasolución comenzará a hervir. En ese momento el termómetro T colocado encontacto con los vapores muy ricos en el producto A indicará unatemperatura superior a la ebullic ión del producto A pero inferior a la del producto B

DESTILACIÓN

Diagrama temperatura-concentración

Si proseguimos con el calentamiento, la temperatura que indica eltermómetro ira subiendo y la solución se ira empobreciendo en A y enriqueciendo en B.

INTRODUCCIONDESTILACIÓN

La línea Vapor que relaciona la temperatura de los vapores con la concentración estásiempre por encima de la del Líquido, dado que los vapores que se desprenden dellíquido son siempre más ricos en el producto más volátil a la temperatura del líquidoque está en ebullición.

Si proseguimos con el calentamiento, la temperatura que indica el termómetro irasubiendo y la solución se ira empobreciendo en A y enriqueciendo en B.

Si queremos obtener el producto A lo más puro posible no deberíamos dejar subir latemperatura de ebullición de la mezcla más allá de la temperatura de ebullición delproducto A.

Imposible en destilación simple dado que a medida que la mezcla se empobrece enA su temperatura de ebullición se eleva y finalmente, cuando todo el producto A sehaya evaporado, la temperatura corresponderá a la de ebullición del producto B.

INTRODUCCIONDESTILACIÓN

- Se utiliza la destilación simple cuando queremos obtener productosmás ricos en A que la mezcla original, pero no con una concentraciónelevada.

- Por ejemplo, los destiladores o alambiques para obtener bebidasespirituosas de más de 40ºGL parten de soluciones alcohólicas (vinos)de alrededor de 12ºGL

INTRODUCCIONDESTILACIÓN

Se pueden obtener concentraciones más elevadas si separamos fraccionesdestiladas y las volvemos a destilar, ya que al partir de una concentraciónmás rica en el producto más volátil, obtendremos siempre otra más rica yasí sucesivamente.

Pero este procedimiento es laborioso, costoso y sólo produce pequeñascantidades del producto puro más volátil

INTRODUCCIONDESTILACIÓN

INTRODUCCIONDESTILACIÓN

Esta idea dio lugar a ladestilación fraccionadaque utiliza numerosospequeños recipientes dondelas mezclas se encuentran enebullición

Estos recipientes de pocovolumen de líquido se llaman"etapas" o "platos" y se losubica en el interior de lo quese conoce como "columnade destilación"

INTRODUCCIONDESTILACIÓN FRACCIONADA

Aquí los vapores que salen del primer recipiente, en vez de ir alcondensador, se condensan burbujeando en una mezcla más rica en elproducto más volátil y que tiene, por lo tanto, una temperatura de ebulliciónmás baja que los vapores que burbujean.

De esta manera, al condensarse en el seno de esa mezcla, los vapores cedencalor suficiente para producir a su vez la ebullición de la misma mezcla.

INTRODUCCION

COLUMNA DE DESTILACIÓNLos vapores que salen de cada etapa son más ricos enA que los que llegan a esa etapa, y una vezcondensados en la etapa o plato inmediato superior danlugar a vapores cada vez más ricos en A.

Los vapores que salen de cada etapa son másricos en A que los que llegan a esa etapa, yuna vez condensados en la etapa o platoinmediato superior dan lugar a vapores cadavez más ricos en A.

INTRODUCCION

COLUMNA DE DESTILACIÓNEn contracorriente con los vapores que suben seenvía una corriente de líquido con una elevadaconcentración de A, y con una temperatura deebullición que va disminuyendo a medida que nosacercamos al 1er plato, en la parte superior de lacolumna, donde se alcanza la temperatura más bajaigual o próxima a la de ebullición de A.

El líquido que se envía en contracorrientese llama "reflujo" y su concentraciónen A en el 1er plato es la misma que la delos vapores que salen de esa etapa y vanal condensador.

INTRODUCCION

COLUMNA DE DESTILACIÓN

De esta manera, al asegurar que la temperaturadel 1er plato se mantenga lo más próxima posiblea la temperatura de ebullición de A, el producto quesale de la columna será tan puro como próxima seala temperatura de los vapores a la temperatura deebullición del producto A.

Este proceso de destilación se puede realizar:- Discontinua; llamada también destilación

batch.

- Continua: que es la utilizada en los procesosde refinación.

INTRODUCCION

COLUMNA DE DESTILACIÓNDiscontinua; llamada también destilación batch.

- Se carga una vez el recipiente del fondo.- Durante la destilación la solución se irá

empobreciendo en A.- A se retirará del sistema por la parte

superior.- Se deberá aumentar la cantidad de líquido

que refluya para mantener la pureza de A.- Los vapores que suban serán, cada vez, más

ricos en B.- Hasta que llegue un momento en que se

suspende la operación, porque se volveráimposible seguir destilando A sincontaminarlo con B.

INTRODUCCIONCOLUMNA DE DESTILACIÓN FRACCIONADA

Unidad de destilación primaria atmosférica o topping

Continua: que es la utilizada en los procesos de refinación

INTRODUCCIONCOLUMNA DE DESTILACIÓN FRACCIONADA

- Mantenemos constante la concentración del recipienteinferior alimentando continuamente solución al sistema.

- En la misma cantidad de A, que retiramos por el tope ocabeza de la columna.

- Más otra cantidad de solución rica en B que retiramos por elfondo.

- Columna de fraccionamiento continuo que es la que seutiliza en toda destilación continua.

- Separamos la alimentación compuesta de A + B, en dosfracciones: una rica en A y otra rica en B.

Unidad de destilación primaria atmosférica o topping

Continua: que es la utilizada en los procesos de refinación

En esta destilación entra y sale producto como en el caso de las Refinerías,la diferencia está en que en el petróleo no se trata de dos componentes Ay B, sino de muchos componentes que pueden agruparse en fracciones.

INTRODUCCION

Rendimiento de la destilación atmosférica. Topping

INTRODUCCION

Unidad de destilación al vacío

- El vacío se produce por la acción de eyectores devapor y condensadores intermedios.

- Se reduce el volumen del residuo atmosférico, yfinalmente queda un residuo de vacío.

- Puede destinarse al consumo como:- Fuel-oil- Asfalto- Nuevos destilados mediante su transformación por

descomposición térmica, con o sin catalizadores.

INTRODUCCION

Rendimiento de una unidad combinada de destilación atmosférica y de vacío

Variación del punto de ebullición con la presión

INTRODUCCIONREFINERÍA MODERNA

INTRODUCCIONREFINERÍA MODERNA

- Apuntes de la cátedra de Operaciones Unitarias.

- Operaciones Unitarias en Ingenieria Quimica, autor: Warren L. McCabe, Julian C Smith, Peter Harriott.

- Operaciones de Separacion en Ingenieria, autor: Pedro J Martinez de la Cuesta.

BIBLIOGRAFIA

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su asistencia !

Los Profesores de la Cátedra OPERACIONES UNITARIAS