Destilación y evaporación
- El conocimiento especializado es la clave -
Información general
La destilación se utiliza como proceso térmico de separación si la composición química de la fase vapor es diferente a la de la fase líquida. Esto es el caso generalmente en aquellas mezclas de productos con distintos puntos de ebullición, es decir, diferentes volatilidades. El diseño de procesos y equipos para separar, purificar, concentrar y recuperar componentes químicos por destilación es una de nuestras competencias claves.
Existen mezclas líquidas que forman una fase vapor con la misma composición a una proporción específica. Estos azeótropos no pueden ser divididos por destilación. No obstante, en caso de que esta división sea un requisito necesario, las condiciones del proceso deberán ser modificadas de tal modo que la composición de la fase vapor sea diferente a la de la fase líquida. Esto puede realizarse, por ejemplo, modificando la presión de funcionamiento o añadiendo otro compuesto. La adición de un compuesto de baja volatilidad y la reducción de la presión de vapor de un componente de la mezcla dan como resultado la denominada destilación extractiva, tal como la efectúan los procesos de concentración de ácido nítrico QVF® y de ácido clorhídrico QVF®.
Un caso distinto es aquel en el que la fase líquida consta de componentes líquidos inmiscibles. En tal caso, la presión de vapor de los componentes líquidos no se reduce debido a la interacción de los mismos, sino que se suma, lo que hace que el componente de mayor punto de ebullición se haga volátil, provocándose la hidrodestilación.
Los pasos básicos del proceso
El proceso de destilación requiere un paso de evaporación y otro de condensación. Al evaporar una mezcla, el componente dotado del menor punto de ebullición o la mayor volatilidad se evapora primero, ya que su contenido en la fase vapor es mayor que en la fase líquida, y el contenido del componente de mayor punto de ebullición aumenta en la fase líquida de ebullición. A continuación, los vapores son licuados en el paso de condensación. Dependiendo de la diferencia de los puntos de ebullición y de las purezas requeridas de los productos, un simple proceso de destilación puede que sea suficiente. De no ser así, el condensado puede ser utilizado para un segundo proceso de destilación. Cuanto más similares sean las volatilidades o los puntos de ebullición de los distintos productos, tantos más procesos de destilación serán necesarios para separar los productos a un grado determinado.
El paso de evaporación
El proceso de destilación puede efectuarse utilizando un recipiente agitado y calefactado como evaporador conectado a una sección de condensación. De Dietrich Process Systems ha diseñado reactores utilizados para esta aplicación durante décadas. Los reactores esmaltados De Dietrich® y de vidrio de borosilicato QVF® son equipos de aplicación universal a causa de su resistencia a todo tipo de corrosión y de su eficaz funcionamiento.
Evaporación a presión reducida
Si los productos no pueden ser calentados a presión atmosférica hasta alcanzar su punto de ebullición sin riesgo de degradación térmica o si la temperatura de los fluidos de calentamiento no es lo suficientemente alta, la temperatura de ebullición en el evaporador deberá reducirse disminuyendo la presión en el mismo.
El vacío mínimo razonable y con él la temperatura de evaporación mínima de un recipiente agitado está determinada por la presión hidrostática en su fondo. En otros tipos de evaporadores con menor presión hidrostática, el vacío puede ser aún más reducido:
- Evaporadores de circulación forzada y natural: 50 mbar
- Evaporadores horizontales: 10 mbar
- Evaporadores rotatorios: 5 mbar
- Evaporador de película descendente: 5 mbar
- Evaporadores de película fina: 0,1 mbar
- Evaporadores de corto recorrido: 0,001 mbar
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El paso de condensación
El diseño de las secciones de condensación de todos estos evaporadores hasta 1 mbar no depende principalmente del tipo de evaporador, sino más bien de:
- La capacidad
- La temperatura y la presión de condensación
- La temperatura y el tipo de fluido de enfriamiento
- La temperatura requerida del líquido condensado
- Los requisitos de protección contra la corrosión
- Las probabilidades de contaminación
- Las necesidades de espacio
Con arreglo a los requisitos mencionados, el conjunto de condensación más adecuado debe ser configurado sobre la base de:
- La condensación descendente
- La condensación ascendente
- El flujo paralelo o a contracorriente del destilado y del fluido de enfriamiento
- La separación de fases líquida/líquida
Para aplicaciones sometidas al efecto de la corrosión, De Dietrich Process Systems ha desarrollado y fabricado una amplia gama de intercambiadores de calor que combinan materiales altamente resistentes a la corrosión, tales como el vidrio de borosilicato 3.3. QVF®, el acero esmaltado Dietrich®, PTFE y SiC.
- Intercambiadores de serpentín
- Intercambiadores de carcasa y tubos
- Intercambiadores de calor GMP
- Intercambiadores de calor CORE-Therm
- Soluciones integrales como THERMIPACK®
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Rectificación
Si un solo paso de destilación no basta para obtener el grado requerido de separación, será preciso efectuar un proceso de destilación adicional del líquido condensado. El líquido no evaporado de la destilación subsiguiente es realimentado al primer proceso de destilación. Es posible añadir aún más procesos similares. Dicha secuencia de procesos o etapas de destilación puede efectuarse de un modo más eficiente con una columna dotada de bandejas entre las secciones de evaporación y condensación, lo cual genera un flujo a contracorriente de vapor ascendente y líquido descendente. Como alternativa a tales bandejas, en una columna de rectificación también pueden utilizarse elementos de relleno.
La elección de los dispositivos interiores de la columna más adecuados depende de:
- El número requerido de etapas de destilación
- Los caudales y densidades del vapor ascendente y el líquido descendente
- La caída de presión y la presión/temperatura máx. admisible en el evaporador
- La resistencia a la corrosión
- La altura disponible
Modo de funcionamiento
El proceso de destilación o rectificación puede ser efectuado en régimen continuo o discontinuo.
En el régimen discontinuo, el alimento es introducido en el evaporador, generalmente un recipiente calefactado y agitado. La composición del destilado y el residuo cambian en el tiempo. Esto significa que la pureza del destilado puede ser adecuada al principio de la destilación pero no después, cuando la concentración del componente de bajo punto de ebullición haya descendido en el evaporador.
En un sistema de rectificación de funcionamiento continuo, la ubicación del punto de alimentación depende de la composición del alimento con respecto a los productos superior e inferior. La composición del destilado y el residuo no cambiará en el tiempo una vez que la columna haya alcanzado el estado estacionario. La pureza dependerá de la eficacia de separación proporcionada por el equipamiento.
Gama de soluciones y servicios
De Dietrich Process Systems ofrece soluciones desde escala piloto a escala industrial.
Ofrecemos diseño de procesos, equipos de proceso completos y componentes para diversas aplicaciones, con un énfasis especial en los procesos que requieren materiales transparentes, resistentes a la corrosión y fáciles de limpiar.
Tamaño de equipos:
- Evaporadores agitados: De 6 l a 120 m³
- Columnas: De DN30 a DN2400
- Condensadores: De 0,3 m² a 30 m²
Servicios:
- Servicio posventa
- Responsabilidad sobre el proceso
- Documentación
- Puesta en servicio
- Instalación
- Transporte
- Fabricación
- Aprovisionamiento
- Ingeniería avanzada
- Evaluaciones de riesgos
- Ingeniería básica
- Estudios de viabilidad
- Pruebas y ensayos
Ventajas
Somos capaces de diseñar el proceso de destilación más adecuado basándonos en nuestros profundos conocimientos de los procesos químicos y en nuestra experiencia y mediante la utilización de herramientas de simulación y la realización de pruebas en nuestra sala de experimentación para la aplicación específica del cliente. El proceso será efectuado en equipos diseñados y fabricados por nuestro experimentado equipo de ingenieros, utilizando componentes clave fiables de producción propia.
Así, Ud. gozará de un colaborador único y fiable que será responsable del proceso y de su calidad y correcto funcionamiento
y recibirá la solución más duradera con los menores costes de inversión y mantenimiento.
