Destilación 1. Destilación:

Es la separación de los constituyentes de una mezcla líquida por vaporización parcial de la misma. Los constituyentes más volátiles de la mezcla se obtienen por el tope de la columna y los menos volátiles por el fondo. El principio fisicoquímico de la destilación es la diferencia de las temperaturas de ebullición de los constituyentes de la mezcla. A mayor diferencia de temperatura, mayor es la concentración del más volátil en el tope, por tanto más fácil es la separación por destilación convencional. Las soluciones ideales son aquellas para las cuales son aplicables la Ley de Raoult y para bajas presiones la Ley de Dalton, entonces:

Ley de Raoult: si dos o más especies liquidas forman una disolución liquida ideal con una mezcla de vapor en equilibrio, la presión parcial pi de cada componente en el vapor es proporcional a su fracción molar en el líquido x. La constante de proporcionalidad es la presión de vapor Pi (T) de la especie pura a la temperatura del sistema.

pi = Pi (T) xi (1)

Además, a baja presión, es aplicable la Ley de Dalton para la fase de vapor; donde P es la presión total e yi la fracción molar en la fase de vapor:

pi = P yi (2)

Combinando (2) y (3) se tiene:

y i=(P i(T) /P ) x i(3)

Para sistemas que presentan diferentes interacciones entre los constituyentes de la fase líquida se producen desviaciones de la Ley de Raoult. A veces la interacción toma la forma de una fuerte repulsión, tal como ocurre entre hidrocarburos y agua. En un sistema liquido binario de los componentes A y B, si estas repulsiones conducen a una inmiscibilidad prácticamente completa, la presión total sobre las dos fases líquidas es la suma de las presiones de vapor de los componentes individuales:

P=PA (T )+PB (T)(4)

2. Volatilidad relativa o factor de separación:Para sistemas en los que la fase líquida es una solución ideal que sigue la ley de Raoult y la

fase de vapor sigue la ley de los gases ideales, es posible formular volatilidades relativas que son funciones exclusivas de la temperatura. Para el equilibrio líquido vapor se define para cada especie i un llamado valor K (o relación de equilibrio vapor-líquido), que viene dado por:

K i=y ixi

=P i(T)P

(5)

Si la mezcla contiene también el componente j, la volatilidad relativa de i a j se puede expresar como la relación de los valores K de los dos componentes:

α ij=K iK j

=y i / x iy j / x j

(6)

El número de etapas teóricas que se requiere para separar dos especies hasta un deseado grado depende grandemente de este índice. Cuanto mayor es el alejamiento de la volatilidad relativa con respecto del valor unidad, menor es el número de etapas de equilibrio que se requieren para un determinado grado de separación.

3. Destilación discontinua:

En las operaciones discontinuas se carga una cantidad inicial de material en el equipo y durante la operación se retiran de forma continua una o más fases. Un ejemplo familiar es la destilación ordinaria de laboratorio, en la que se carga líquido en un calderín y se calienta hasta ebullición. El vapor que se forma se retira y condensa de forma continua.

En las separaciones discontinuas no se alcanza el estado estacionario y la composición de la carga inicial varia con el tiempo. Esto da lugar a un aumento de la temperatura del sistema y a

una disminución de la cantidad relativa de los componentes de menor temperatura de ebullición en la carga al avanzar la destilación. La operación discontinua presenta ventajas si:

La capacidad de operación que se requiere es demasiado pequeña para permitir la realización de la operación continua con una velocidad aceptable. Bombas, hervidores, tuberías, instrumentación y otro equipo auxiliar tienen generalmente una capacidad mínima de operación industrial.

En cuanto a los requerimientos de operación, fluctúan ampliamente con las características del material de alimentación así como con la velocidad de procesado. El equipo discontinuo tiene en general una flexibilidad de operación superior al continuo. Esta es la razón por la que predomina el equipo discontinuo en la recuperación de diferentes disolventes o en las aplicaciones de planta piloto.