La columna de destilación toma ventaja del proceso de separación que convierte una mezcla de sustancias en dos o más distintos productos de la mezcla (fracciones).
En general, el proceso de separación está basado en los diferentes puntos de ebullición de las mezclas.
Conceptos relacionados:
Punto de ebullición: Cuando el líquido se evapora, la
presión de su vapor iguala la presión de los alrededores.
Presión de vapor: es el equilibrio de presión de las
moléculas saliendo y entrando en la superficie del líquido a cierta
temperatura.
Volatilidad Relativa: Es la medición de las diferentes
volatilidades entre componentes. Compara la presión del vapor en los
componentes de la mezcla.
Intercambiador de calor: es el método mediante el cual
se intercambia calor de un fluido a otro sin mezclarse ni tener contacto
directo.
Destilación: El objetivo de la destilación es separar
o purificar un líquido, consiste en calentar el líquido hasta que se evaporizan
sus componentes en sus diferentes puntos de ebullición y luego volverlos a
condensar. Esta separación se da gracias a las diferencias de volatilidad de
los componentes de la mezcla. Para condensar el vapor a líquido, normalmente se
utiliza una serie de platos, el líquido en cada plato alcanza el equilibrio con
el vapor, luego el vapor sube al siguiente plato y el líquido cae en el plato
de abajo. Los componentes de la mezcla con menor punto de ebullición salen en
la parte superior de la columna de destilación y los componentes con más alto
punto de ebullición salen por la parte inferior de la columna.
El vapor que sale de la columna es enviado a un
condensador o intercambiador de calor, para del líquido del condensador regresa
a la columna como reflujo y la otra parte es el producto o destilado.
Existe un recalentador que es un intercambiador que
recalienta los productos saliendo por la parte inferior de la columna para
generar vapor que es enviado de regreso a la columna. El resto del líquido que
sale de la parte inferior de la columna es llamado residuo.
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| Columna de destilación y configuración de platos |
Control de una columna de destilación
La estrategia de control básica de una columna de
destilación consiste en un lazo primario de nivel conectado a la columna, este
lazo regula el nivel del líquido acumulado en el plato especifico en la
columna. Este control de nivel envía su salida como set point a un controlador
secundario de flujo que controla la válvula de salida del producto, al abrir la
válvula el nivel disminuye.
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| Configuración del control para una torre de destilación |
Pero qué pasaría si la válvula de control del producto
de salida está completamente abierta pero el nivel en la columna continúa
creciendo. Este escenario podría pasar, para evitar un alto nivel, el producto
se puede enviar a tanques de almacenamiento. Para implementar esta solución, se
requiere de otro controlador de nivel que envía la salida a un controlador
esclavo que controla la válvula hacia el tanque de almacenamiento. El control
de temperatura abrirá la válvula de almacenamiento solo cuando el nivel ha
sobrepasado un nivel definido. Podemos agregar varias líneas hacia tanques de
almacenamiento.
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| Control de columna de destilación con líneas de almacenamiento |
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