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Concepto de Destilación, Tipos de Destilación y Refinación del Petróleo.

La destilación es la operación de separar, mediante evaporización y condensación, los diferentes componentes líquidos, sólidos disueltos en líquidos o gases licuados de una mezcla, aprovechando los diferentes puntos de ebullición de cada una de las sustancias ya que el punto de ebullición es una propiedad intensiva de cada sustancia, es decir, no varía en función de la masa o el volumen, aunque sí en función de la presión.

Simple:

En química, se llama destilación simple o destilación sencilla a un tipo de destilación donde los vapores producidos son inmediatamente canalizados hacia un condensador, el cual los refresca y condensa de modo que el destilado no resulta puro. Su composición será idéntica a la composición de los vapores a la presión y temperatura

La destilación sencilla se usa para separar aquellos líquidos cuyos puntos de ebullición difieren extraordinariamente (en más de 80°C aproximadamente) o para separar líquidos de sólidos no volátiles.

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Destilación fraccionada:

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado en química para separar mezclas (generalmente homogéneas) de líquidosmediante el calor, y con un amplio intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea cuando es necesario separar soluciones de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos. Algunos de los ejemplos más comunes son el petróleo, y la producción de etanol.

La principal diferencia que tiene con la destilación simple es el uso de una columna de fraccionamiento. Ésta permite un mayor contacto entre los vapores que ascienden con el líquido condensado que desciende, por la utilización de diferentes “platos” (placas). Ello facilita el intercambio de calor entre los vapores (que ceden) y los líquidos (que reciben). Ese intercambio produce un intercambio de masa, donde los líquidos con menor punto de ebullición se convierten en vapor, y los vapores de sustancias con mayor punto de ebullición pasan al estado líquido.

1.canastilla de calentamiento, proporciona calor a la mezcla a destilar.

2.Ampolla o matraz de fondo redondo, que deberá contener pequeños trozos de material poroso (cerámica, o material similar) para evitar sobresaltos repentinos por sobrecalentamientos.

  1. Cabeza de destilación: No es necesario si la retorta tiene una tubuladura lateral.
  2. Termómetro: El bulbo del termómetro siempre se ubica a la misma altura que la salida a la entrada del refrigerador. Para saber si la temperatura es la real, el bulbo deberá tener al menos una gota de líquido. Puede ser necesario un tapón de goma para sostener al termómetro y evitar que se escapen los gases (muy importante cuando se trabaja con líquidos inflamables).
  3. Tubo refrigerante. Aparato de vidrio, que se usa para condensar los vapores que se desprenden del balón de destilación, por medio de un líquido refrigerante que circula por éste.
  4. Entrada de agua: El líquido siempre debe entrar por la parte inferior, para que el tubo permanezca lleno con agua.
  5. Salida de agua: Casi siempre puede conectarse la salida de uno a la entrada de otro, porque no se calienta mucho el líquido.
  6. Se recoge en un balónvaso de precipitados, u otro recipiente.
  7. Fuente de vacío: No es necesario para una destilación a presión atmosférica.
  8. Adaptador de vacío: No es necesario para una destilación a presión atmosférica.

Destilación por arrastre de vapor: 

En la destilación por arrastre de vapor de agua se lleva a cabo la vaporización selectiva del componente volátil de una mezcla formada por éste y otros “no volátiles”. Lo anterior se logra por medio de la inyección de vapor de agua directamente en el interior de la mezcla, denominándose este “vapor de arrastre”, pero en realidad su función no es la de “arrastrar” el componente volátil, sino condensarse en el matraz formando otra fase inmiscible que cederá su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación. En este caso se tendrán la presencia de dos fases insolubles a lo largo de la destilación (orgánica y acuosa), por lo tanto, cada líquido se comportará como si el otro no estuviera presente. Es decir, cada uno de ellos ejercerá su propia presión de vapor y corresponderá a la de un líquido puro a una temperatura de referencia.

La condición más importante para que este tipo de destilación pueda ser aplicado es que tanto el componente volátil como la impureza sean insolubles en agua ya que el producto destilado volátil formará dos capas al condensarse, lo cual permitirá la separación del producto y del agua fácilmente.

Destilación o refinación del petróleo:

La refinación del petróleo es un proceso que incluye el fraccionamiento y transformaciones químicas del petróleo para producir derivados comercializables.

Proceso

El petróleo, una vez en la refinería, es almacenado en depósitos de gran tamaño, separando generalmente los crudos en función de su contenido en azufre, al igual que en los procesos de tratamiento. En función de la demanda del mercado en un momento dado se trata primero el crudo de bajo contenido en azufre, antes de pasar a tratar el crudo de alto contenido en azufre para evitar la contaminación de los productos salidos de cada tipo de crudo. En el caso inverso, los productos provenientes del tratamiento del crudo de bajo contenido en azufre son dirigidos en caso necesario hacia depósitos de almacenamiento de productos de alto contenido en azufre durante algunas horas, para ser tratados de nuevo más tarde.

La primera etapa del refino es la destilación atmosférica. Se realiza en una torre como la descrita anteriormente, donde la cabeza tiene una presión ligeramente superior a la atmosférica. De ella se sacan 4 extracciones, cuyo “corte” viene determinado por un rango de temperaturas, y una salida de gases por cabeza. Por lo general, suelen ser: – 4ª Extracción: Gasóleos muy pesados – 3ª Extracción: Gasóleos comunes. – 2ª Extracción: Keroxenos. – 1ª Extracción: Naftas pesadas + Naftas ligeras. – Gases de cabeza: Butano, propano y otros gases más ligeros.

En el fondo de la torre queda un resíduo del crudo que no destila, al que comúnmente se le llama RA (Resíduo Atmosférico). La cantidad de este residuo depende mucho del tipo de crudo con el que alimentamos la torre, aunque suele estar alrededor de un 45%. Con este dato, podemos determinar que si el proceso de refino se quedase en este punto, el rendimiento de la refinería seria muy bajo, ya que este resíduo sólo se puede aprovechar para hacer asfaltos y algunos lubricantes (productos de bajo coste/tonelada). Por tanto, la mayor parte las refinerías reprocesan el RA mediante otras etapas y tratamientos.

Destilación.

La destilación, comúnmente llamada columna de destilación, donde debido a la diferencias de volatilidades comprendidas entre los diversos compuestos hidrocarbonados va separándose a medida que se desplaza a través de la torre hacia la parte superior o inferior. El grado de separación de los componentes del petróleo esta estrechamente ligado al punto de ebullición de cada compuesto.

El lugar al que ingresa el petróleo en la torre o columna se denomina “Zona Flash” y es aquí el primer lugar de la columna en el que empiezan a separarse los componentes del petróleo.

Los compuestos más volátiles, es decir los que tienen menor punto de ebullición, ascienden por la torre a través de platos instalados en forma tangencial al flujo de vapores. En estos platos se instalan varios dispositivos llamados “Copas de Burbujeo“, de forma similar a una campana o taza, las cuales son instaladas sobre el plato de forma invertida. Estas copas tienen perforaciones o espacios laterales. El fin de las copas de burbujeo, o simplemente copas, es la de hacer condensar cierto porcentaje de hidrocarburos, los más pesados, y por consiguiente llenando el espacio comprendido entre las copas el plato que lo sostiene, empezando de esta manera a “inundar” el plato. La parte incondensable, el hidrocarburo volátil, escapará de esa copa por los espacios libres o perforaciones con dirección hacia el plato inmediato superior, en el que volverá a atravesarlo para entrar nuevamente en las copas instaladas en dicho plato, de manera que el proceso se repita cada vez que los vapores incondensables atraviesen un plato. Al final, en el último plato superior, se obtendrá un hidrocarburo “relativamente” más ligero que los demás que fueron retenidos en las etapas anteriores, y que regularmente han sido extraídos mediante corrientes laterales.

En la primera extracción, primer plato, o primer corte, se puede obtener gas, gasolinanafta o cualquier otro similar. Todo esto dependerá del tipo de carga (alimentación a la planta), diseño y condiciones operativas de los hornos que calientan el crudo, y en general de la planta.

Los siguientes, son los derivados más comunes que suelen ser obtenidos en las torres de destilación. Todos ordenados desde el compuesto más pesado al más ligero:

  1. Residuos sólidos
  2. Aceites y lubricantes
  3. Gasóleo y fueloil
  4. Queroseno
  5. Disolventes
  6. GLP (Gases licuados del petróleo)

Si hay un excedente de un derivado del petróleo de alto peso molecular, pueden romperse las cadenas de hidrocarburos para obtener hidrocarburos más ligeros mediante un proceso denominado craqueo.

Existe también un proceso no tan severo como el craqueo, llamado Visbreaking, el cual busca principalmente obtener, a partir de residuales asfálticos u otros “fondos de barril“, productos más ligeros. Sin embargo este proceso no es tan conveniente ya que no logra aligerar grandemente la carga requerida.

 

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