Distilarea și Rectificarea

I.1. DISTILAREA – CONSIDERATII TEORETICE

Prin distilare se intelege totalitatea modalitatilor de separare a componentilor unui amestec lichid omogen bazate pe diferenta dintre temperaturile de fierbere ale constituientilor, temperaturi carora le corspund si presiuni de vapori diferite. La temperatura de firbere a amestecului, componentele mai volatile (cu temperaturi de fierbere mai joase), vor avea presiuni de vapori mai mari si, deci se vor gasi in faza de vapori in concentratii mai mari decat in faza lichida din care au provenit.

Vaporii astfelimbogatiti, prin condensare formeaza didtilatul, iar lichidul, continanad componentele greu volatile – reziduul. Distilarea este operatia dubla, de fierbere pariala a amestecului si de condensare a vaporilor formati.

In scopul atingerii unor separari mao avansate, succesiunea fierbere-condensare se repete in utilaje de contectare in trepte sau diferentiala, realizandu-se astfel operatia de rectificare.

Separarea este cu atat mai usoara si mai completa cu cat diferenta dintre volatilitatile componentilor este mai mare sau cu cat raportul volatilitatilor – numit volatilitate relativa – este mai indepartat de unitate.

Separarea si conditiile separarii depind deci de relatiile dintre faza lichida si faza de vapori ale sistemului, adica de echilibrul lichid-vapori.

Distilarea se aplica in laborator si in industrie in mai multe variante:

- distilarea simpla;

- distilarea fractionata;

- antrenarea cu vapori;

- rectificarea;

- distilarea azeotropica;

- distilarea extractiva;

- distilarea adsorbtiva;

- distilarea moleculara.

APLICATII

Distilarea si rectificarea isi gasesc aplicatii in industria fermentativa pentru obtinerea de

bauturi alcooloice naturale tari si a spirtului. Prin distilare simpla se mai lucreaza si in industria bauturilor, in timp ce rectificarea si fractionarea se aplica in industria spirtului. Terminologia intrebuintata uzual nu corespunde terminologiei operatiilor tip. In industria spirtului si a bauturilor prin distilare se intelege o rectificare, iar prin “rafinare” o rectificare combinata cu o faractionare.

Produsele supuse operatiilor de distilare, rectificare si fractionare din industria fermentativa sau amestecuri cu mai multe componente, componentele de calcul fiind alcoolul etilic si apa. Atat alcoolul etilic cu apa, cat si alte componente cu apa, aduc amestecuri homoazeotrope si heteroazeotrope. Datorita acestei caracteristici, prin metodele obisnuite de distilare, rectificare si fractionare, in industria spirtului nu se poate obtine alcool etilic absolut, ci un amestec cu concentratia maxima a amestecului ezeotrop (95.57% alcool). Pentru obtinerea unei concentratii mai mari, sau a alcoolului absolut, trebuie sa se aplice metode speciale (distilarea azeotropa cu amestec termar: benzen – alcool etilic – apa sau eliminarea apei cu substante higrascopice).

In industria uleiului, distilarea sub depresiune este utilizata pentru recuperarea solventului ( benzinei de extractie) din miscela cu 25% ulei, cu obtinerea uleiului brut de extracie.

I.2. DESCRIEREA MATEMATICA SI FIZICA

A PROCESULUI DE DISTILARE

In acest subcapitol se prezinta principalele variabile si relatii de calcul aplicate in procesele de separare prin distilare si rectificare a amestecurilor binare. Conform legii fazelor, sistemele alcatuite din doua faze si doua componente au doua grade de libertate.

1. Ecuatia distilarii simple este:

ln

in care: mF este cantitatea initiala de amestec lichid supus distilarii;

mW - cantitatea de reziduu lichid din blaza, dupa distilare;

y si x – concentratii de echilibru ale componentului mai volatil, in cele doua faze, vapori si liochid;

XF – continutul in componentul mai volatil al amestecului initial;

XW – continutul in componentul mai volatil al rexiduului lichid dupa distilare.

Compozitia medie a distilatului obtinut se calculeaza cu relatia:

2. Consumul de abur (sau de gaz inert) in cazul procesului de antrenare se calculeaza cu relatia:

in care: mvap este cantitatea de vapori de apa (gaz inert) care se evacueaza cu lichidul distilat (kg);

ml – cantitatea de lichid distilat (kg);

Mvap si Ml – masele molare ale apei si lichidului distilat (kg/mol);

Pvap – presiunea vaporilor de apa(vapori saturati) la temperatura de distilare (N/m2);

Pl – presiunea vaporilor saturati ai lichidului supus distilarii (N/m2);

P – presiunea totale a amestecului de vapori (N/m2);

P = Pvap + Pl

- coeficient, care tine seama de gradul de saturare al vaporilor de apa cu vaporii substantei

antrenate.