Destilación azeotrópica
Un conocido ejemplo de mezcla azeotrópica es el ácido clorhídrico. Si se calienta ácido clorhídrico diluido, destila agua hasta que la concentración de cloruro de hidrógeno en la disolución de la caldera aumente al 20%. A partir de este momento, destila ácido clorhídrico con una composición constante del 20% y a 110°C.
Si se parte de un ácido clorhídrico concentrado se desprende primero cloruro de hidrógeno gaseoso, hasta que nuevamente la concentración del líquido de la caldera desciende a 20%, destilando ahora esta mezcla con temperatura de ebullición y composición constantes.
Estas mezclas pueden estar compuestas por las sustancias más distintas y la separación de dos sustancias que forman mezcla azeotrópica es con frecuencia dificil, sobre todo en el caso de que los dos componentes sean miscibles en todas las proporciones en estado líquido.
Un interesante ejemplo de destilación azeotrópica es la separación de acetato de etilo y agua. A temperatura ambiente se disuelve en acetato de etilo un 4% de agua. El acetato de etilo puro hierve a 78°C y el agua a 100°C. Si se calienta a ebullición en un aparato de fraccionamiento acetato de etilo húmedo, destila una mezcla de 8% de agua y 92% de acetato de etilo, a una temperatura de 68°C, que tampoco es separada en la columna y pasa como mezcla de composición constante.
En la caldera no se enriquece, por consiguiente, el agua, sino el acetato de etilo a pesar de su menor punto de ebullición que es, sin embargo, s uperior al de la mezcla de vapores pues ésta contiene doble cantidad de agua que la fase líquida (Fig. 3.32).
En la caldera (1) hay acetato de etilo hirviente. Por la conducción (2) entra continuament e acetato de etilo acuosos. En la columna (3) asciende la mezcla de 8% de agua y 92% de acetato de etilo que pasa a 68°C al refrigerante (4) donde se condensa y fluye al separador (5). Aquí se separa el condensado en acetato de etilo acuoso con 4% de agua (6) y agua (7).
El acetato de etilo acuosos refluye de nuevo (8) en la columna, donde se descompone nuevamente en el azeótropo que se evapora y acetato de etilo puro que refluye a la caldera.Un plato de caperuzas o campanas (Fig. 3.35a) es un disco metálico exactamente adaptado a la columna, con perforaciones distribuidas por toda su superficie a las que se han soldado trozos cortos de tubo.
Sobre cada trozo de tubo (1) hay una caperuza o campana fija. En un borde del plato hay un tubo de salida (3). Tales platos se distribuyen a lo largo de toda la columna y en gran número. El vapor ascendente penetra por los orificios, choca contra la caperuza y se ve forzado atravesar el condensado (2), con lo que se disuelve en él el componente menos volátil mientras el componente más volátil atraviesa el condensado y además arrastra partes del componente más volátil que estuviesen disueltas. El condensado fluye por el tubo de salida del plato al inmediatamente inferior. De este modo, en dirección ascendente se enriquece en cada plato el componente más volátil hasta su completa separación.
Las columnas de platos de válvulas funcionan de un modo similar a las campanas, pero las válvulas son móviles (Fig. 3.35b). Cada válvula sepuede subir y bajar con facilidad, el flujo de vapor establece el porcentaje de apertura de la válvula.
Las columnas de platos son muy empleadas en la industria tanto en procesos de rectificación o fraccionamiento como en procesos de absorción. Sín embargo, en la actualidad la alta eficacia de las columnas de empaque estructura han sustituido a las columnas de platos, pero bajo ciertas condiciones de operación solamente, ya que los empaques no siempre pueden mejorar o competir con los platos.
Fuente: Apuntes de procesos químicos de la UNIDEG
