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Destilación
azeotrópica

En química, la destilación azeotrópica es una de
las técnicas
usadas para romper un azeótropo en la destilación.
Una de las destilaciones más comunes con un
azeótropo es la de la mezcla etanol-agua. Usando
técnicas normales de destilación, el etanol solo
puede ser purificado a aproximadamente el 95%.

Una vez se encuentra en una concentración de
95/5% etanol/agua, los coeficientes de actividad del agua y del
etanol son iguales, entonces la concentración del vapor de
la mezcla también es de 95/5% etanol-agua, por lo tanto
destilaciones posteriores son inefectivas. Algunos usos requieren
concentraciones de alcohol
mayores, por ejemplo cuando se usa como aditivo para la gasolina.
Por lo tanto el azeótropo 95/5% debe romperse para lograr
una mayor concentración.

Procedimiento

El proceso de la
destilación consiste en calentar un líquido hasta
que sus componentes más volátiles pasan a la fase
de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para
recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de
la condensación. 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.

En la evaporación y en el secado, normalmente el
objetivo es obtener el componente menos volátil; el
componente más volátil, casi siempre agua, se
desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la
destilación es obtener el componente más
volátil en forma pura. Por ejemplo, la eliminación
del agua de la glicerina evaporando el agua, se
llama evaporación, pero la eliminación del agua del
alcohol evaporando el alcohol se llama destilación, aunque
se usan mecanismos similares en ambos casos.

Empaque

El empaque (llamado
relleno en España) de
la torre debe ofrecer las siguientes
características:

1. Proporcionar una superficie interfacial grande entre
el líquido y el gas. La
superficie del empaque por unidad de volumen de
espacio empacado am debe ser grande, pero no en el sentido
microscópico.

2. Poseer las características deseables del flujo
de fluidos. Esto generalmente significa que el volumen
fraccionario vacío, o fracción de espacio
vacío, en el lecho empacado debe ser grande. El empaque
debe permitir el paso de grandes volúmenes de fluido a
través de pequeñas secciones transversales de la
torre, sin recargo o inundación; debe ser baja la
caída de presión
del gas.

3. Ser químicamente inerte con respecto a los
fluidos que se están procesando.

4. Ser estructuralmente fuerte para permitir el
fácil manejo y la instalación.

5. Tener bajo precio.

Los empaques son principalmente de dos tipos, aleatorios
y regulares.

Empaques al azar

Los empaques al azar son aquellos que simplemente se
arrojan en la torre durante la instalación y que se dejan
caer en forma aleatoria. En el pasado se utilizaron materiales
fácilmente obtenibles; por ejemplo, piedras rotas, grava o
pedazos de coque; empero, aunque estos materiales resultan
baratos, no son adecuados debido a la pequeña superficie y
malas características con respecto al flujo de
fluidos.

Los anillos de Rasching son cilindros huecos, cuyo
diámetro va de 6 a 100 mm o más. Pueden fabricarse
de porcelana industrial, que es útil para poner en
contacto a la mayoría de los líquidos, con
excepción de álcalis y ácido
fluorhídrico; de carbón que es útil, excepto
en atmósferas altamente oxidantes; de metales o de
plásticos.

Los plásticos deben escogerse con especial
cuidado, puesto que se pueden deteriorar, rápidamente y
con temperaturas apenas elevadas, con ciertos solventes
orgánicos y con gases que
contienen oxígeno. Los empaques de hojas delgadas de
metal y de plástico
ofrecen la ventaja de ser ligeros, pero al fijar los límites de
carga se debe prever que la torre puede llenarse inadvertidamente
con líquido. Los anillos de Lessing y otros con
particiones internas se utilizan con menos frecuencia.

Los empaques con forma de silla de montar, los de Berl e
Intalox y sus variaciones se pueden conseguir en tamaños
de 6 a 75 mm; se fabrican de porcelanas químicas o
plásticos. Los anillos de Pall, también conocidos
como Flexirings, anillos de cascada y, como una variación,
los Hy-Pak, se pueden obtener de metal y de
plástico.

Generalmente, los tamaños más
pequeños de empaques al azar ofrecen superficies
específicas mayores (y mayores caídas de
presión), pero los tamaños mayores cuestan menos
por unidad de volumen. A manera de orientación general:
los tamaños de empaque de 25 mm o mayores se utilizan
generalmente para un flujo de gas de 0.25 m3/s, 50 mm o mayores
para un flujo del gas de 1 m3/s.

Durante la instalación, los empaques se vierten
en la torre, de forma que caigan aleatoriamente; con el fin de
prevenir la ruptura de empaques de cerámica o carbón, la torre puede
llenarse inicialmente con agua para reducir la velocidad de
caída.

Empaques regulares

Los empaques regulares ofrecen las ventajas de una menor
caída de presión para el gas y un flujo mayor,
generalmente a expensas de una instalación más
costosa que la necesaria para los empaques aleatorios. Los
anillos hacinados de Raschig son económicos solo en
tamaños muy grandes.

Hay varias modificaciones de los empaques
metálicos expandidos. Las rejillas o "vallas" de madera no son
caras y se utilizan con frecuencia cuando se requieren
volúmenes vacíos grandes; como en los gases que
llevan consigo el alquitrán de los hornos de coque, o los
líquidos que tienen partículas sólidas en
suspensión.

La malla de lana de alambre tejida o de otro tipo,
enrollada en un cilindro como sí fuese tela (Neo-Kloss), u
otros arreglos de gasa metálica (Koch-Sulzer, Hyperfil y
Goodloe) proporcionan una superficie interfacial grande de
líquido y gas en contacto y una caída de
presión muy pequeña; son especialmente
útiles en la destilación al
vacío.

Soportes de empaque

Es necesario un espacio abierto en el fondo de la torre,
para asegurar la buena distribución del gas en el empaque. En
consecuencia, el empaque debe quedar soportado sobre el espacio
abierto. Por supuesto, el soporte debe ser lo suficientemente
fuerte para sostener el peso de una altura razonable de empaque;
debe tener un área libre suficientemente amplia para
permitir el flujo del líquido y del gas con un
mínimo de restricción. Se prefieren los soportes
especialmente diseñados que proporcionan paso separado
para el gas y el líquido.

Cuerpo de la torre

Esta puede ser de madera, metal, porcelana
química, ladrillo a prueba de ácidos,
vidrio,
plástico, metal cubierto de plástico o vidrio, u
otro material, según las condiciones de corrosión. Para facilitar su construcción y aumentar su resistencia,
generalmente son circulares en la sección
transversal.

Torres empacadas (o de relleno)

Las torres empacadas, o torres de relleno, utilizadas
para el contacto continuo del líquido y del gas tanto en
el flujo a contracorriente como a corriente paralela, son
columnas verticales que se han llenado con empaque o con
dispositivos de superficie grande. El líquido se
distribuye sobre éstos y escurre hacia abajo, a
través del lecho empacado, de tal forma que expone una
gran superficie al contacto con el gas.

La columna o torre utilizada en química
industrial es una instalación que se usa para realizar
determinados procesos como
son: destilación, absorción, adsorción,
agotamiento, etc.. cuya utilidad es la de
separar los diversos componentes de una mezcla simple o
compleja.

En las columnas se produce habitualmente un movimiento a
contracorriente entre el líquido que desciende y el vapor
que asciende. Y es durante este movimiento cuando se purifican
los componentes hasta la calidad deseado
en el diseño.

Las torres de relleno, son columnas cilíndricas
verticales, que estan 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
líquida facilitando la absorción.

Uno de los materiales de relleno, se conoce como anillos
de Rasching. Son de cerámica, con excelente resistencia a
los ácidos y a las temperaturas etc. Pudiéndose
emplear como relleno en torres de secado, de absorcion, torres de
enfriamiento.

Práctica
Nº 3

Destilación en una muestra de crudo
Liviano

Mediante una torre por relleno

Luego e explicar lo que es la destilación, y el
equipo (torre por relleno) entramos en materia
explicando un poco lo que es la práctica:

Objetivos:

Caracterizar e identificar correctamente una muestra
problema de crudo liviano.
Familiarizarse con los términos: punto de
ebullición, gas, vapor, condensación,
destilación por relleno, solvente orgánico,
porcentaje de rendimiento, porcentaje de fracción,
porcentaje de perdida, entre otros.
Seleccionar adecuadamente el material de vidrio,
equipos, e instrumentos para el montaje de una
destilación por relleno.
Conocer los efectos del punto de ebullición
sobre el buen comportamiento del solvente
orgánico
Trabajar con la norma ASTM D 2892-01 (Investigar un
poco acerca de ella)
Formar equipos de trabajo.

Materiales y Equipos a utilizar

Descripción	Dimensión	Uso
Soporte Universal	S/D	Sostener recipientes
Pinza de uso múltiple	S/D	Permite sujetar materiales
Nuez doble	S/D	Sujetar materiales
Manta de Calentamiento	S/D	Calentar/ agitar
Condensador Espiral	S/D	Almacenar cargas eléctricas
Mangueras	C/S	Realizar conexiones
Termómetro	Max 400 ºC	Medir temperatura
Tapón de goma	Nº 4	Sostener termómetro
Balón de destilación fondo redondo	24/40: 500 ml	Recipiente en el proceso de destilación
Cilindro graduado	100 ml y 500 ml	Medir volúmenes
picnómetro	10, 20 y 50 ml	Medir densidad
Balanza de precisión	Max 210 g	Pesar sustancias
Beaker	500 ml	Medir volúmenes
Columna por relleno	S/D	Anillos gaches
Muestra	1000 ml	Porción a estudiar

Conclusión

En consecuencia la destilación es un método de
separación de mezclas y es
el más útil para purificar líquidos. Es
decir; es un proceso que consiste en calentar un líquido
hasta que sus componentes más volátiles pasan a la
fase de vapor y, a continuación, enfriar el vapor para
recuperar dichos componentes en forma líquida por medio de
la condensación.

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. En la
evaporación y en el secado, normalmente el objetivo es
obtener el componente menos volátil; el componente
más volátil, casi siempre agua, se
desecha. Sin embargo, la finalidad principal de la
destilación es obtener el componente más
volátil en forma pura.

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.