Destilación fraccionada

La destilación fraccionada es un proceso físico utilizado en química para separar mezclas (generalmente homogéneas) de líquidos mediante el calor, y con un amplio intercambio calorífico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea cuando es necesario separar soluciones de sustancias con puntos de ebullición distintos pero cercanos. Una de las fuentes más importantes de materias primas es el petróleo, procesado en grandes cantidades en las refinerías.

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 solido. La destilación fraccionada sirve para separar un mezcla homogénea compuesta por 2 líquidos con un punto de ebullición próximo

Proceso

Esquema de funcionamiento de una columna de destilación de platos con campanas.

Se coloca la mezcla en un matraz de vidrio. Al calentarse, la sustancia de menor punto de ebullición se evaporará primero, y parte de las otras sustancias se evaporarán también. La primera sustancia se enfría y se condensa de nuevo en el frasco. Este líquido se calienta luego gradualmente por los otros vapores ascendentes hasta vaporizarse de nuevo. Sin embargo, la composición de este nuevo vapor no es la misma que en el vapor inicial (véase la Ley de Raoult): es más concentrada en el componente más volátil. Debido a las sucesivas condensaciones y evaporaciones que sufre la sustancia más volátil, al alcanzar el condensador ésta se condensará primero casi totalmente.

La columna fraccionadora que se usa con más frecuencia es la llamada torre de burbujeo, en la que las placas están dispuestas horizontalmente, separadas unos centímetros, y los vapores ascendentes suben por unas cápsulas de burbujeo a cada placa, donde burbujean a través del líquido. Las placas están escalonadas de forma que el líquido fluye de izquierda a derecha en una placa, luego cae a la placa de abajo y allí fluye de derecha a izquierda.

La interacción entre el líquido y el vapor puede ser incompleta debido a que se puede producir espuma y arrastre de forma que parte del líquido sea transportado por el vapor a la placa superior. En este paso, pueden ser necesarias cinco placas para hacer el trabajo de cuatro placas teóricas, que realizan cuatro destilaciones. Un equivalente barato de la torre de burbujeo es la llamada columna apilada, en la que el líquido fluye hacia abajo sobre una pila de anillos de barro o trocitos de tuberías de vidrio.

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