Destilación

Destilación.

La destilación es el procedimiento más utilizado para la separación y purificación de líquidos, y es el que se utiliza siempre que se pretende separar un líquido de sus impurezas no volátiles.

La importancia de la destilación se remonta hasta la época del tratamiento de las bebidas alcohólicas y se ha venido extendiendo a muchas industrias, siendo un factor esencial para el funcionamiento de algunas. En otro aspecto, es un auxiliar muy valioso para la investigación actual en el campo de la química orgánica.

La destilación tiene innumerables aplicaciones y se emplea a escala industrial y en pequeñas muestras analíticas en el laboratorio. Se usa con fines muy variados en purificar uno o varios componentes de una mezcla que se introdujo en un proceso para la elaboración de un producto comercial, o los disolventes de un proceso que luego se recuperan y recirculan el proceso original.

Las aplicaciones industriales más comunes se encuentran en la refinación del petróleo y sus derivados, en la industria química, la purificación de alcoholes, éteres, esteres, cetonas y disolventes en general.

La destilación se puede aplicar a líquidos o mezclas que sean o no estables en sus puntos de ebullición considerando las condiciones de temperatura y presión de energía variable. Las mezclas pueden ser miscibles, parcialmente o totalmente inmiscibles.

En un proceso de destilación, la mezcla por separar en sus componentes se somete a un calentamiento para que la fase liquida pase a la fase vapor manteniéndose en esta forma un equilibrio liquido-vapor. Cuando el sistema está en equilibrio las moléculas están escapando de la fase de líquido, al vapor y están volviendo del vapor a la fase liquida.

Procedimiento de Destilación.

v  Se coloca la mezcla de los líquidos en el matraz de destilación.

v  Se coloca un tapón en la boca del matraz y un termómetro para controlar la temperatura.

v  Se calienta la mezcla. Primero entra el líquido de menor punto de ebullición.

v  El vapor ascenderá y pasara por el tubo refrigerante.

v  Por el tubo refrigerante pasar  agua fría que reduce la temperatura del vapor, condensándolo.

v  Se recoge el destilado en un matraz.

Tipos de Destilación.

Destilación Simple: La destilación simple o destilación sencilla es una operación donde los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los enfría (condensación) de modo que el destilado no resulta puro. Su composición será diferente a la composición de los vapores a la presión y temperatura del separador y pueden ser calculadas por la ley de Raoult. En esta operación se pueden separar sustancias con una diferencia entre 100 y 200 grados Celsius, ya que si esta diferencia es menor, se corre el riesgo de crear azeótropos.

Destilación Fraccionada: es una variante de la destilación simple que se emplea principalmente cuando es necesario separar líquidos con puntos de ebullición cercanos.

Destilación al Vacio: Se emplea cuando el punto de ebullición se encuentra por debajo de lo normal.

Lo importante en esta destilación es que al crear un vacío en el sistema se puede reducir el punto de ebullición de la sustancia casi a la mitad.

En el caso de 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 atmosférica.

El vaporizado de todo el crudo a la presión atmosférica necesitaría elevar la temperatura por encima del umbral de descomposición química y eso, en esta fase del refino de petróleo, es indeseable.

El residuo atmosférico o crudo reducido procedente del fondo de la columna de destilación atmosférica, se bombea a la unidad de destilación a vacío, se calienta generalmente en un horno a una temperatura inferior a los 400 °C, similar a la temperatura que se alcanza en la fase de destilación atmosférica, y se introduce en la columna de destilación. Esta columna trabaja a vacío, con una presión absoluta de unos 20 mm de Hg, por lo que se vuelve a producir una vaporización de productos por efecto de la disminución de la presión, pudiendo extraerle más productos ligeros sin descomponer su estructura molecular.

En la unidad de vacío se obtienen solo tres tipos de productos:

• Gas Oil Ligero de vacío (GOL).
• Gas Oil Pesado de vacío (GOP).
• Residuo de vacío.

Los dos primeros, GOL y GOP, se utilizan como alimentación a la unidad de craqueo catalítico después de desulfurarse en una unidad de hidrodesulfuración

Destilación por Arrastre de Vapor: Posibilita la purificación o el aislamiento de compuestos de punto de ebullición elevado mediante una destilación a baja temperatura (siempre inferior a 100 ºC). Es una técnica de destilación muy útil para sustancias de punto de ebullición muy superior a 100 ºC y que descomponen antes o al alcanzar la temperatura de su punto de ebullición. La destilación por arrastre de vapor es una técnica de destilación que permite la separación de sustancias insolubles en H₂O y ligeramente volátiles de otros productos no volátiles. A la mezcla que contiene el producto que se pretende separar, se le adiciona un exceso de agua, y el conjunto se somete a destilación.

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 purificarse a aproximadamente el 95%.

Una vez se encuentra en una concentración de 95 % 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% etanol-agua, por lo tanto destilar de nuevo no es efectivo. Algunos usos requieren concentraciones de alcohol mayores, por ejemplo cuando se usa como aditivo para la gasolina. Por lo tanto el azeótropo 95 % debe romperse para lograr una mayor concentración.

Destilación Mejorada: Cuando existen dos o más compuestos en una mezcla que tienen puntos de ebullición relativamente cercanos.

Destilación Seca: Es la calefacción de materiales sólidos en seco, para producir productos gaseosos (que pueden condensarse luego en líquidos o sólidos). Este procedimiento ha sido usado para obtener combustibles líquidos de sustancias sólidas, tales como carbón y madera. Esto también puede ser usado para dividir algunas sales minerales por termólisis, para obtención de gases útiles en la industria.

Índice de Refracción.

Es una medida que determina la reducción de la velocidad de la luz al propagarse por un medio homogéneo.

El índice de refracción (n) está definido como el cociente de la velocidad (c) de un fenómeno ondulatorio como luz o sonido en el de un medio de referencia respecto a la velocidad de fase (v_p) en dicho medio:

Generalmente se utiliza la velocidad de la luz (c) en el vacío como medio de referencia para cualquier materia, aunque durante la historia se han utilizado otras referencias, como la velocidad de la luz en el aire. En el caso de la luz, es igual a:

Donde ε_r es la permitividad relativa del material, y μ_r es su permeabilidad electromagnética relativa. Para la mayoría de los materiales, μ_r es muy cercano a 1 en frecuencias ópticas, es decir, luz visible, por lo tanto, n es aproximadamente.

Valores de Algunos Materiales.

El índice de refracción en el aire es de 1,00029 pero para efectos prácticos se considera como 1, ya que la velocidad de la luz en este medio es muy cercana a la del vacío.

Índice de Refracción:

Material	Índice
Vacío	1,00000
Aire a STP	1,00029
Hielo	1,31
Agua a 20ºC	1,33
Acetona	1,36
Alcohol etílico	1,36
Disolución de azúcar (30%)	1,38
Flúor	1,433
Cuarzo fundido	1,46
Glicerina	1,473
Disolución de azúcar (80%)	1,49
Cristal crown normal	1,52
Cristales crown	1,52-1,62
Gafas crown, C-1	1,523
Cloruro Sódico	1,54
Poli estireno	1,55-1,59
Disulfuro de carbono	1,63
Cristales flint	1,57-1,75
Cristales flint pesados	1,65
Cristal flint extra denso, EDF-3	1,7200
Yoduro de metileno	1,74
Safiro	1,77
Flint de tierras raras	1,7-1,84
Flint de lantano	1,82-1,98
Cristal trisulfuro de arsénico	2,04
Diamante	2,417