Definición de destilación

La destilación es un proceso que tiene como objetivo purificar líquidos, ya que permite realizar una separación de mezclas en fase líquida en sus componentes individuales. Es decir, se trata de un proceso de separación líquido-líquido que aprovecha el punto de ebullición de los elementos que componen la mezcla para poder separarlos durante un cambio físico y recuperar el elemento que se evapora primero, mediante un intercambio de calor que permite retornarlo a su estado líquido utilizando sus propiedades termodinámicas.

Torres de destilación industrial

La destilación sirve para separar el elemento más volátil de una mezcla mediante un cambio de fase propiciado en un sistema controlado. Para ello, se utiliza la temperatura de ebullición del componente más volátil para que se pueda evaporar y el vapor generado se condensa para recuperar el elemento volátil en fase líquida.

Tabla de contenidos

Teoría básica de la destilación

Destiladores de cobre

Cuando se tiene una mezcla de líquidos solubles entre sí, es posible separarlos tomando en cuenta la volatilidad de los elementos por separado. Como la mezcla altera las características de ambos componentes se trabaja con sus puntos de ebullición o temperatura de evaporación.

El punto de ebullición de la mezcla, digamos por ejemplo binaria, estará entre la temperatura de ebullición del elemento menos volátil y el más volátil. Es por ello que se selecciona una temperatura media entre ambas para propiciar una separación que depende exclusivamente de la presión de vapor y la volatilidad de uno de los elementos, dependiente solamente de la temperatura.

Esta relación entre volatilidades se conoce como la Ley de Raoult y solamente puede ser aplicada a mezcla de líquidos con estructura química similares, como por ejemplo el tolueno y el benceno.

De no ser así, se pueden experimentar desviaciones bastante elevadas de dicha ley. Incluso algunos compuestos como el alcohol presentan volatilidades superiores a las descritas o esperadas utilizando el enunciado de la Ley de Raoult, siendo un ejemplo de lo extensas que pueden ser las desviaciones de esta ley.

A tal punto, que una destilación de alcohol al 99% siempre estará por debajo de ese número, por lo tanto el alcohol no puede ser concentrado en porcentajes mayores al 97% por destilación, incluso si se realizan varias etapas de destilación, ya que su volatilidad aumenta exponencialmente al ser parcialmente soluble con otro líquido.

Podemos decir entonces que mientras mayor sea la diferencia entre los puntos de ebullición de los elementos de la mezcla líquida, la separación de ambos por destilación será más efectiva, por lo tanto el proceso de destilación será más conveniente.

Pasos del proceso de destilación

Destilación simple en laboratorio

Como se describió en el párrafo anterior la destilación simple es un proceso físico de separación de líquidos. Realizar la destilación es muy simple, se deben seguir los siguientes pasos:

Se debe tener una mezcla de líquidos a separar.
Conocer la presión de vapor de cada uno de los elementos que forman parte de la mezcla.
Colocar la mezcla en un recipiente que permita la transferencia de calor y enviar el vapor generado a un sistema de intercambio de calor o condensador.
Calentar la mezcla a la mitad aproximada de la temperatura de ebullición de toda la mezcla, por encima de la presión de vapor del elemento más volátil y por debajo de la presión de vapor del elemento menos volátil.
Comenzar a recolectar el vapor generado y hacerlo condensar para recuperar el componente más volátil en un recipiente previamente identificado.

Diferentes tipos de destilación

Previamente, se describió la definición básica de destilación y cómo se realiza. A continuación, veremos los principales tipos de destilación que existen:

Destilación fraccionada

$Destilación fraccionada en laboratorio$

Destilación fraccionada en laboratorio

Este tipo de destilación permite realizar varias etapas de destilación en un mismo recinto o destilador, utilizando superficies o platos en torres de tamaño variable para realizar varios procesos de destilación simultáneamente, de modo que cada etapa ofrezca destilados más puros del componente más volátil a medida que se acerca a la punta de la torre de destilación.

Cada etapa o plato del destilador realiza una destilación y condensa vapor del componente volátil y lo recolecta, mientras sigue subiendo vapor a etapas superiores. En diferentes puntos de la torre se realizan capturas de líquido a las cuales se les conoce como fracción y otorgan un producto con un porcentaje específico del componente menos volátil.

Su ventaja es que permite obtener destilados más puros y en puntos intermedios de porcentaje de pureza, por lo que es muy utilizada para separar mezclas múltiples como en la destilación del petróleo.

Destilación simple o por vapor

Se trata de la destilación tradicional, la cual se basa en una separación por vapor, aprovechando la temperatura de ebullición del componente menos volátil.

Destilación molecular centrífuga

Equipo de destilación molecular

Esta destilación es bastante particular y se utiliza para separar mezclas gaseosas. Como su nombre lo indica, utiliza centrifugadoras industriales cerradas herméticamente. La mezcla gaseosa ocupa todo el espacio dentro de dichas centrifugadoras verticales y por efecto de gravedad los gases se separan.

Destilación al vacío

Equipo de destilación al vacío

Este es otro tipo de destilación bastante utilizado alrededor del mundo en diferentes procesos industriales. Consiste en vaciar todo el aire que se encuentre dentro del destilador o alambique para de esta manera obtener una separación eficiente, cuando hay que separar componentes de poca estabilidad.

Destilación destructiva

Ejemplo de destilación destructiva del carbón mediante aplicación de calor

Bastante peculiar, permite descomponer la mezcla mediante temperaturas elevadas, de modo que es posible recuperar sustancias derivadas valiosas de la descomposición de la mezcla original, las cuales son separadas mediante fraccionamiento durante la misma destilación.

Sublimación

Sublimación del yodo

Es una separación basada en recuperar un elemento que pasa directamente del estado sólido al estado gaseoso sin pasar por el estado líquido. Un ejemplo de este caso es la evaporación del yodo.

Conocer el concepto de destilación y separación de líquidos mediante evaporación, permite al ingeniero químico aplicar este proceso como una herramienta muy eficaz para separar componentes valiosos de mezclas básicas.