DESTILACIÓN FRACCIONADA

La rectificación continua, o fraccionamiento, es una operación de destilación a contracorriente en varias etapas. Por lo general, para una solución binaria, con algunas excepciones, es posible separar mediante este método la solución de sus componentes y recuperar cada componente en el estado de pureza que se desee.

La destilación fraccionada es una operación básica de la industria química y afines, y se utiliza fundamentalmente en la separación de mezclas de componentes líquidos (para destilar una mezcla con dos o más componentes volátiles).

Una destilación fraccionada equivale a varios cientos de destilaciones simples. Al evaporar la mezcla el componente más volátil (con menor punto de ebullición) tendrá una contribución alta en la composición del vapor, pues su presión de vapor es mayor a la de los demás componentes. Si realizamos múltiples destilaciones sucesivas, podremos lograr una óptima separación de los componentes, quedando el más volátil y el menos volátil separados.

En este tipo de destilación los ciclos de evaporación y condensación se repiten varias veces a lo largo de la columna de fraccionamiento. Es un tipo de destilación mucho más eficiente que la destilación sencilla y permite separar sustancias con puntos de ebullición muy próximos.

El equipo en esencia es similar al utilizado para realizar una destilación sencilla con la novedad de que entre el matraz de destilación y la cabeza de destilación se coloca una columna de fraccionamiento. Las columnas de fraccionamiento pueden ser de distintos tipos; pero en general consisten en un tubo de vidrio con abultamientos o un relleno en su interior donde se producen los sucesivos ciclos de evaporación y condensación de la mezcla a purificar por destilación. Su función en que a lo largo de ella, permite el paso del vapor, pero parte de éste se vuelve a condensar para volver a ser destilado. El vapor no condensado pasa al final de la columna, mientras que lo que se condensa es revaporizado. Así logramos las destilaciones simultáneas. La eficacia de este tipo de destilación depende del número de platos teóricos de la columna, lo que está en función del tipo y la longitud de la misma.

REQUISITOS PARA LLEVAR A CABO UNA DESTILACIÓN FRACCIONADA:

Contacto interno entre el líquido y el vapor en la columna. Gradiente de temperatura a lo largo de la columna (la temperatura en la parte inferior debe ser

casi igual a la del matraz y en la parte superior casi igual al punto de ebullición del componente más volátil).

Suficiente longitud de columna. La velocidad de calentamiento es muy importante, ya que si es muy rápida, la columna se

calentará uniformemente y no habrá destilación fraccionada.

(Treybal, R. Operaciones de Transferencia de Masa. 2° ed. México D.F. (México): Ed. McGraw-Hill; 1980. pp. 410-412)

PRINCIPAL COMPONENTE DEL EQUIPO DE DESTILACIÓN FRACCIONADA: LA COLUMNA DE FRACCIONAMIENTO

La columna de fraccionamiento, también llamada columna de platos o columnas de platillos, tiene como función proporcionar una gran superficie para que los vapores ascendentes y el condensado descendente intercambien calor. A lo largo de la columna tienen lugar numerosas evaporaciones y condensaciones parciales.

El componente de menor punto de ebullición continúa alcanzando su temperatura de ebullición hasta que la mezcla se separa completamente. Entonces, la temperatura se eleva hasta el punto de ebullición del componente menos volátil de forma que éste empieza a llegar al refrigerante.

El concepto se basa en el hecho teórico de que se puede considerar la columna como constituida por platos o recipientes diferentes a medida que se asciende en ella y donde se acumulan y hierven las diferentes fracciones cada vez más ricas en el componente más volátil al ascender, es decir cada plato teórico corresponde a una destilación simple consecutiva en el proceso global; de modo que la destilación simple corresponde a la columna de un solo plato y dos destilaciones simples consecutivas a otra de dos platos y así sucesivamente.

Una forma común de establecer la eficiencia de la columna es a través del concepto número de platos teóricos el que coincide con la cantidad de ciclos de evaporaciones-condensaciones que se producen durante el viaje de los vapores a lo largo de la columna.

Para calcular la eficacia, también se puede establecer las siguientes relaciones:

SM ═ ntn

N ═ LH

Siendo: Siendo:

SM = Eficacia media. (Este valor oscila entre 0,6 y 0,8) N ═ Número de platos teóricos.

nt ═ Número de platos teóricos. L ═ Longitud de la columna.

n ═ Número de platos reales. H ═ Altura de los platos.

APLICACIONES DEL PROCESO DE DESTILACIÓN FRACCIONADA:

Se utiliza mucho en la industria, no sólo para mezclas simples de dos componentes (como alcohol y agua en los productos de fermentación, u oxígeno y nitrógeno en el aire líquido), sino también para mezclas más complejas como las que se encuentran en el alquitrán de hulla y en el petróleo. A continuación se presenta un listado de las operaciones en las cuales se puede emplear destilación fraccionada:

Reciclado de solventes. Destilación de fragancias y saborizantes. Purificación de aceites esenciales. Para separar isótopos.

(Hellman, J. Farmacotecnia Teoría y Práctica. Tomo III. 3° ed. México D.F. (México): Ed. CECSA; 1982. p. 731)

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Treybal, R. Operaciones de Transferencia de Masa. 2° ed. México D.F. (México): Ed. McGraw-Hill; 1980. pp. 410-412

Hellman, J. Farmacotecnia Teoría y Práctica. Tomo III. 3° ed. México D.F. (México): Ed. CECSA; 1982. p. 731

INTEGRANTES DEL GRUPO: LIZ AURORA TAPIA GARCÍA, VERONICA LILIANA VARAS ARRIBASPLATA y MEYLIN ARLETTE VARGAS REYNA.