Un heteroazeótropo es un azeótropo donde la fase de vapor coexiste con dos fases líquidas. Esquema de una curva de equilibrio Tx / y de una mezcla heteroazeotrópica típica
Ejemplos de heteroazeótropos
- Benceno - Agua NBP 69,2 ° C
- Diclorometano - Agua NBP 38,5 ° C
- n-Butanol - Agua NBP 93,5 ° C
- Tolueno - Agua NBP 82 ° C
Destilación heteroazeotrópica continua
La destilación heterogénea significa que durante la destilación la fase líquida de la mezcla es inmiscible. En este caso, en las placas puede haber dos fases líquidas y el condensado de vapor superior se divide en dos fases líquidas, que se pueden separar en un decantador. El caso más simple de destilación heteroazeotrópica continua es la separación de una mezcla azeotrópica heterogénea binaria. En este caso, el sistema contiene dos columnas y un decantador. La alimentación fresca (AB) se agrega a la primera columna. (El pienso también se puede agregar directamente al decantador o en la segunda columna dependiendo de la composición de la mezcla). Desde el decantador, la fase rica en A se retira como reflujo a la primera columna mientras que la fase rica en B se retira como reflujo a la segunda columna. Esto significa que la primera columna produce "A" y la segunda columna produce "B" como producto de fondo. En la industria, la mezcla de agua y butanol se separa con esta técnica.
En el caso anterior, el sistema binario ya forma un azeótropo heterogéneo. La otra aplicación de la destilación heteroazeotrópica es la separación de un sistema binario (AB) formando un azeótropo homogéneo. En este caso, se añade un agente de arrastre o disolvente a la mezcla para formar un heteroazeótropo con uno o ambos componentes para ayudar a la separación de la mezcla AB original.
Destilación heteroazeotrópica por lotes
La destilación heteroazeotrópica por lotes es un método eficaz para la separación de mezclas azeotrópicas y de baja volatilidad relativa (baja α). Se agrega un tercer componente (entrainer, E) a la mezcla AB binaria, lo que hace posible la separación de A y B. El agente de arrastre forma un heteroazeótropo con al menos uno (y preferiblemente con solo uno (agente de arrastre selectivo)) de los componentes originales. Las partes principales de las columnas de destilación por lotes convencionales son las siguientes: - olla (incluye calderín) - columna - condensador para condensar el vapor superior - receptores de producto - (alimentador de arrastre) En caso de destilación heteroazeotrópica el equipo se completa con un decantador, donde se dividen las dos fases líquidas.
Son posibles tres casos diferentes para la adición del entrenador:
1, Adición de lote del Entrenador: La cantidad total del Entrenador se agrega a la carga antes del inicio del procedimiento.
2, Alimentación continua del entrenador: La cantidad total del entrenador se introduce continuamente en la columna.
3, Adición Mixta del Entrenador: La combinación de la adición por lotes y la alimentación continua del Entrenador. Agregamos una parte del entrainer a la carga antes del inicio de la destilación y la otra parte continuamente durante la destilación.
En los últimos años ha cobrado protagonismo la destilación heteroazeotrópica por lotes, por lo que se han publicado varios estudios. La destilación heteroazeotrópica por lotes se investigó mediante estudios de viabilidad, rigurosos cálculos de simulación y experimentos de laboratorio. El análisis de viabilidad se realiza en Modla et al. [1] [2] y Rodríguez-Donis et al. [3] para la separación de mezclas azeotrópicas y de baja volatilidad relativa mediante destilación por lotes heterogéneos en un rectificador por lotes. Rodríguez-Donis y col. [4] fueron los primeros en proporcionar las reglas de selección de participantes. Los métodos de viabilidad fueron ampliados y modificados por Rodríguez-Donis et al., [5] Rodríguez-Donis et al., (2005), Skouras et al., [6] [7] y Lang y Modla. [8] Varga [9] aplicó estos estudios de viabilidad en su tesis. El resultado experimental fue publicado por Rodríguez-Donis et al., [10] Xu y Wand, [11] Van Kaam [12] y otros.
Referencias
- ^ Modla G., P. Lang, K. Molnar, "Rectificación heteroazeotrópica por lotes de una mezcla de baja volatilidad relativa bajo alimentación de arrastre continua", VI Congreso Mundial de Ingeniería Química, Melbourne, Australia, (2001).
- ^ Modla G., P. Lang, B. Kotai y K. Molnar, "Rectificación heteroazeotrópica por lotes de una mezcla de baja volatilidad relativa bajo alimentación continua por arrastre", AICHE J., 49., 2533-2552 (2003).
- ^ Rodríguez-Donis I., V. Gerbaud y X. Joulia, ”Viabilidad de la destilación por lotes heterogéneos”, AIChE J., 48, 1168-1178, (2002).
- ^ Rodríguez-Donis I., E. Pardillo-Fontdevila, V. Gerbaud y X. Joulia, ”Síntesis, experimentos y simulación de procesos heterogéneos de destilación discontinua”, Comp. Chem. Ing. 4 - 6, 799, (2001a).
- ^ Rodríguez-Donis I., AJ Esquijarosa, V. Gerbaud y X. Joulia, ”Separación de mezclas azeotrópocas de mínima ebullición mediante procesos de destilación extractiva discontinua con entrantes heterogéneos”, AIChE J., 49, 3074-3083, (2003).
- ^ Skouras S., V. Kiva y S. Skogestad, "Separaciones viables y reglas de selección de entrantes para la destilación por lotes heteroazeotrópicos", Ciencias de la ingeniería química, 60, 2895. (2005).
- ^ Skouras S., S. Skogestad y V. Kiva, "Análisis y control de la destilación de lotes heteroazeotrópicos", AIChE Journal, 51 (4), 1144-1157. (2005).
- ^ Lang P., G. Modla: "Método generalizado para la determinación de regiones heterogéneas de destilación por lotes", Chem. Ing. Sci., 61, 4262-4270 (2006).
- ^ Varga V. "La destilación extractiva se interrumpe en una columna de rectificación y en una columna inversa". Doctor. tesis, INP-Toulouse, Francia. http://ethesis.inp-toulouse.fr (2006).
- ^ Rodríguez-Donis, I., Acosta-Esquijarosa I., Gerbaud V., Pardillo-Fondevila E., Joulia, X., "Separación de la mezcla n hexano - acetato de etilo por destilación azeotrópica discontinua con entrantes heterogéneos". Ingeniería y Procesos Químicos. 44, 131-137. (2005)
- ^ Xu, SL y HY Wand, “Separación de mezclas de agua y alcohol terc-butílico mediante un proceso heterogéneo de destilación azeotrópica por lotes”, Chem. Ing. Tech., 29, 113 (2006).
- ^ R. Van Kaam, Rodríguez-Donis I., V. Gerbaud, "Destilación heterogénea por lotes de extracción de cloroformo - metanol - agua: viabilidad y experimentos", Chem. Ing. Sci., 63, 78 - 94, (2008).