Fundamentos de Evaporación y Destilación en Procesos Químicos
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Procesos de Evaporación
Evaporadores de tubo horizontal
En este tipo de equipo, el vapor de agua está dentro y la solución fuera de los tubos. Su funcionamiento se basa en la baja pérdida por arrastre: la coraza cilíndrica horizontal produce una gran área libre por unidad de volumen del depósito. Cuando se aplica líquido sobre los tubos, las pérdidas de carga hidrostática se eliminan y se mejora significativamente la transferencia de calor.
Características principales:
- Espacio superior muy bajo.
- Área libre grande para el intercambio vapor-líquido (especialmente en el tipo de tubo sumergido).
- Costo relativamente bajo (en el tipo de tubo recto).
- Pequeña capacidad de procesamiento.
- Buenos coeficientes de transferencia de calor.
Evaporadores de tubo vertical
Consiste en una unidad de proceso de evaporación de líquidos con un haz vertical de tubos de 5-8 centímetros de diámetro y 1.2-1.8 metros de largo. En este diseño, el fluido calefactor está dentro de los tubos, mientras que el líquido que se evapora se sitúa en la zona exterior de los mismos. Se utiliza principalmente para procesar el jugo de la caña de azúcar.
Métodos de Destilación
Destilación fraccionada
La destilación fraccionada es un proceso diseñado para separar mezclas (generalmente homogéneas) de líquidos mediante la aplicación de calor, permitiendo un intercambio calórico y másico entre vapores y líquidos. Se emplea fundamentalmente para separar compuestos de sustancias cuyos puntos de ebullición son distintos pero se encuentran cercanos entre sí.
Destilación por arrastre de vapor
En este método se lleva a cabo la vaporización selectiva del componente volátil de una mezcla formada por este y otros componentes denominados "no volátiles". Este proceso se logra por medio de la inyección de vapor de agua directamente en el interior de la mezcla (vapor de arrastre). El vapor se condensa en el matraz formando otra fase inmiscible, la cual cederá su calor latente a la mezcla a destilar para lograr su evaporación efectiva.
Destilación a vacío
La destilación a vacío es una operación complementaria de la destilación del crudo procesado en la unidad de destilación atmosférica. Se aplica a la fracción que no se vaporiza y sale por la parte inferior de la columna de destilación atmosférica. El vaporizado de todo el crudo a presión atmosférica requeriría elevar la temperatura por encima del umbral de descomposición química, lo cual resulta indeseable en esta fase del refino de petróleo.