La destilación por lotes [1] se refiere al uso de la destilación en lotes, lo que significa que se destila una mezcla para separarla en las fracciones que la componen antes de que la destilación se cargue de nuevo con más mezcla y se repita el proceso. Esto contrasta con la destilación continua en la que se añade la materia prima y se extrae el destilado sin interrupción. La destilación por lotes siempre ha sido una parte importante de la producción de productos químicos estacionales o de baja capacidad y alta pureza . Es un proceso de separación muy frecuente en la industria farmacéutica .
Rectificador por lotes
La configuración más simple y de uso más frecuente de destilación por lotes es el rectificador lote , incluyendo el alambique y alambique . El rectificador por lotes consta de una olla (o hervidor ), columna rectificadora, un condensador , algún medio para separar una porción del vapor condensado (destilado) como reflujo y uno o más receptores.
La olla se llena con la mezcla líquida y se calienta. El vapor fluye hacia arriba en la columna rectificadora y se condensa en la parte superior. Normalmente, todo el condensado se devuelve inicialmente a la columna como reflujo . Este contacto de vapor y líquido mejora considerablemente la separación. Generalmente, este paso se denomina puesta en marcha. El primer condensado es la cabeza y contiene componentes indeseables. El último condensado son las fintas y también es indeseable, aunque aporta sabor. En el medio está el corazón y este forma el producto deseado.
La cabeza y las fintas se pueden tirar, calentar a reflujo o agregar al siguiente lote de puré / jugo, según la práctica del destilador. Después de algún tiempo, una parte del condensado de cabeza se extrae continuamente como destilado y se acumula en los receptores, y la otra parte se recicla a la columna como reflujo.
Debido a las diferentes presiones de vapor del destilado, habrá un cambio en la destilación de cabeza con el tiempo, ya que al comienzo de la destilación por lotes, el destilado contendrá una alta concentración del componente con la volatilidad relativa más alta. A medida que el suministro de material es limitado y se eliminan los componentes más ligeros, la fracción relativa de componentes más pesados aumentará a medida que avanza la destilación.
Separador de lotes
La otra configuración simple de destilación por lotes es el separador por lotes . El separador de lotes consta de las mismas partes que el rectificador de lotes. Sin embargo, en este caso, el recipiente de carga se encuentra por encima de la columna de extracción.
Durante el funcionamiento (después de cargar la olla y poner en marcha el sistema), los componentes de alto punto de ebullición se separan principalmente de la mezcla de carga. El líquido de la olla se agota en los componentes de alto punto de ebullición y se enriquece en los de bajo punto de ebullición. El producto de alto punto de ebullición se envía a los receptores de producto inferiores. El producto residual de bajo punto de ebullición se retira del recipiente de carga. Este modo de destilación por lotes se aplica muy pocas veces en procesos industriales.
Columna de vaso medio
Una tercera configuración de columna de lote factible es la columna de recipiente del medio . La columna del recipiente central consta de una sección rectificadora y una sección de extracción y el recipiente de carga está ubicado en el medio de la columna.
Estudios de viabilidad
Generalmente, los estudios de viabilidad de la destilación por lotes se basan en análisis de los siguientes mapas:
- Mapa de la curva de residuos
- todavía mapa de ruta
- mapa de ruta de destilado
- diferentes mapas de perfil de columna
Durante los estudios de viabilidad, se realizan los siguientes supuestos básicos de simplificación:
- número infinito de etapas de equilibrio
- relación de reflujo infinita
- retención insignificante de la bandeja en las dos secciones de la columna
- estado cuasi-estacionario en la columna
- desbordamiento constante de los molares
Bernot y col. [2] utilizó las regiones de destilación por lotes para determinar la secuencia de las fracciones. Según Ewell y Welch, [3] una región de destilación discontinua da las mismas fracciones tras la rectificación de cualquier mezcla contenida en ella. Bernot y col. [2] examinó las rutas de destilado y destilado para la determinación de los límites de la región en un número elevado de etapas y una relación de reflujo alta, denominada separación máxima. Pham y Doherty en un trabajo pionero [4] describieron la estructura y propiedades de los mapas de curvas de residuos para mezclas azeotrópicas heterogéneas ternarias. En su modelo, todavía no se tiene en cuenta la posibilidad de separación de fases del vapor condensado. Los puntos singulares de los mapas de la curva de residuos determinados por este método se utilizaron para asignar regiones de destilación por lotes por Rodríguez-Donis et al. [5] [6] y Skouras et al. [7] [8] Modla y col. [9] señaló que este método puede dar resultados engañosos para la cantidad mínima de arrastre. Lang y Modla [10] ampliaron el método de Pham y Doherty y sugirieron un nuevo método general para el cálculo de curvas de residuos y para la determinación de regiones de destilación por lotes de destilación heteroazeotrópica.
Lelkes y col. [11] publicó un método de viabilidad para la separación de azeótropos de punto de ebullición mínimo mediante destilación discontinua con alimentación de arrastre continuo. Este método ha sido aplicado para el uso de un entrante de luz en el rectificador y separador por lotes por Lang et al. (1999) [12] y solicitó azeótropos máximos por Lang et al. [13] Modla y col. [9] amplió este método para la destilación heteroazeotrópica por lotes con alimentación de arrastre continua.
Ver también
Referencias
- ^ Kister, Henry Z. (1992). Diseño de destilación (1ª ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-034909-4.
- ^ a b Bernon, Christine; Doherty, Michael F .; Malone, Michael F. (1990). "Patrones de cambio de composición en la destilación por lotes multicomponente". Ciencias de la Ingeniería Química . Elsevier BV. 45 (5): 1207–1221. doi : 10.1016 / 0009-2509 (90) 87114-8 . ISSN 0009-2509 .
- ^ Ewell, RH; Welch, LM (1945). "Rectificación en sistemas ternarios que contienen azeótropos binarios". Química industrial y de ingeniería . Sociedad Química Estadounidense (ACS). 37 (12): 1224-1231. doi : 10.1021 / ie50432a027 . ISSN 0019-7866 .
- ^ Pham, Hoanh N .; Doherty, Michael F. (1990). "Diseño y síntesis de destilaciones azeotrópicas heterogéneas — II. Mapas de curvas de residuos". Ciencias de la Ingeniería Química . Elsevier BV. 45 (7): 1837–1843. doi : 10.1016 / 0009-2509 (90) 87059-2 . ISSN 0009-2509 .
- ^ Rodríguez Donis, Ivonne; Gerbaud, Vincent; Joulia, Xavier (2002). "Viabilidad de procesos de destilación por lotes heterogéneos". Revista AIChE . Wiley. 48 (6): 1168-1178. doi : 10.1002 / aic.690480605 . ISSN 0001-1541 .
- ^ Donis, Ivonne Rodríguez; Esquijarosa, Jhoany Acosta; Gerbaud, Vincent; Joulia, Xavier (2003). "Destilación heterogénea por extracción por lotes de mezclas azeotrópicas de mínimo punto de ebullición". Revista AIChE . Wiley. 49 (12): 3074-3083. doi : 10.1002 / aic.690491209 . ISSN 0001-1541 .
- ^ Skouras, S .; Kiva, V .; Skogestad, S. (2005). "Separaciones viables y reglas de selección de entrantes para la destilación por lotes heteroazeotrópicos". Ciencias de la Ingeniería Química . Elsevier BV. 60 (11): 2895–2909. doi : 10.1016 / j.ces.2004.11.056 . ISSN 0009-2509 .
- ^ Skouras, S .; Skogestad, S .; Kiva, V. (2005). "Análisis y control de la destilación por lotes heteroazeotrópicos". Revista AIChE . Wiley. 51 (4): 1144-1157. doi : 10.1002 / aic.10376 . ISSN 0001-1541 .
- ^ a b Modla, G .; Lang, P .; Kotai, B .; Molnar, K. (2003). "Rectificación heteroazeotrópica por lotes de una mezcla de bajo α bajo alimentación de arrastre continua". Revista AIChE . Wiley. 49 (10): 2533-2552. doi : 10.1002 / aic.690491009 . ISSN 0001-1541 .
- ^ Lang, P .; Modla, G. (2006). "Método generalizado para la determinación de regiones heterogéneas de destilación por lotes". Ciencias de la Ingeniería Química . Elsevier BV. 61 (13): 4262–4270. doi : 10.1016 / j.ces.2006.02.004 . ISSN 0009-2509 .
- ^ Lelkes, Z .; Lang, P .; Moszkowicz, P .; Benadda, B .; Otterbein, M. (1998). "Destilación extractiva por lotes: el proceso y las políticas operativas". Ciencias de la Ingeniería Química . Elsevier BV. 53 (7): 1331-1348. doi : 10.1016 / s0009-2509 (97) 00420-x . ISSN 0009-2509 .
- ^ Lang, P .; Lelkes, Z .; Otterbein, M .; Benadda, B .; Modla, G. (1999). "Estudios de viabilidad para destilación extractiva discontinua con entrante ligero". Computación e Ingeniería Química . Elsevier BV. 23 : S93 – S96. doi : 10.1016 / s0098-1354 (99) 80024-6 . ISSN 0098-1354 .
- ^ Lang, P .; Modla, G .; Benadda, B .; Lelkes, Z. (2000). "Destilación homoazeotrópica de azeótropos máximos en un rectificador discontinuo con alimentación de arrastre continuo I. Estudios de viabilidad". Computación e Ingeniería Química . Elsevier BV. 24 (2-7): 1665-1671. doi : 10.1016 / s0098-1354 (00) 00448-8 . ISSN 0098-1354 .
Otras lecturas
- Perry, Robert H. y Green, Don W. (1984). Manual de ingenieros químicos de Perry (7ª ed.). McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-049841-9.
- Johann G. Stichlmair; James R. Fair (1998). Destilación: principios y práctica . Wiley-VCH. ISBN 978-0-471-25241-2.
- MI Mujtaba (2004). Destilación por lotes: diseño y operación . Prensa del Imperial College. ISBN 978-1-86094-437-6.
- Hilmen Eva-Katrine, Separación de mezclas azeotrópicas: Herramientas para análisis y estudios sobre operaciones de destilación por lotes , Tesis, Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Noruega, (2000).
- Beychok, Milton (mayo de 1951). "Solución algebraica del diagrama de McCabe-Thiele". Progreso de la ingeniería química .
enlaces externos
- Programa de destilación por lotes en línea Destilación por lotes de los compuestos de hidrocarburos.