¿Qué es un Fraccionador?
Un equipo de fraccionador es un dispositivo que separa líquidos con diferentes puntos de ebullición repitiendo un proceso de destilación a partir de una mezcla de dos o más líquidos.
Las sustancias tienen sus propios puntos de ebullición específicos. Esta propiedad puede utilizarse para separar sustancias evaporando el líquido una vez y condensándolo de nuevo. Realizando este proceso de destilación varias veces, se puede obtener un líquido más puro.
El sistema consta de un tubo fraccionadór de varias etapas, que permite la extracción eficaz de componentes de bajo punto de ebullición.
Aplicaciones de los Fraccionadores
Los fraccionadores se utilizan generalmente para separar componentes del petróleo y del aire líquido. El petróleo crudo se compone de gas de petróleo, nafta, queroseno, gasóleo y petróleo pesado, cada uno de los cuales tiene un punto de ebullición diferente.
Se separan mediante fraccionadores y se utilizan para diversas aplicaciones, como combustibles y materias primas para productos petroquímicos. Los gases licuados como el nitrógeno, el oxígeno y el argón, presentes en la atmósfera, también se producen separándolos del aire, y se destilan fraccionadamente utilizando sus diferentes puntos de ebullición.
Esta operación permite obtener grandes cantidades de gases de gran pureza. Los fraccionadores también se utilizan en muchos otros campos, como en la producción de productos farmacéuticos y químicos.
Principio de los Fraccionadores
La destilación es una operación con un significado similar a la destilación fraccionada. La destilación también es una operación en la que una mezcla de varias sustancias se separa utilizando diferencias en los puntos de ebullición.
En la destilación no se especifica el estado (sólido, líquido o gaseoso) o el número de sustancias que componen la mezcla, sino la operación de separarlas en función de sus diferentes puntos de ebullición. La destilación fraccionada, por otro lado, se refiere a la operación de separar líquidos de una mezcla de dos o más líquidos.
Algunos ejemplos típicos son el proceso de obtención de gasóleo, queroseno y petróleo pesado a partir de petróleo crudo. Ambos no pueden separarse completamente si forman una mezcla azeotrópica, como agua/etanol o agua/cloruro de hidrógeno.
La azeotropía es un fenómeno en el que la relación de composición de la fase gaseosa es la misma que la de la fase líquida cuando la mezcla hierve. Para las mezclas azeotrópicas, se utilizan los métodos de separación y purificación ampliamente utilizados en petroquímica.
Estructura de los Fraccionadores
Los fraccionadores constan de un tubo de destilación fraccionaria multietapa, que se conecta al extremo de un matraz de destilación. A medida que el vapor del matraz asciende por el interior de la unidad de destiladores fraccionadores, comienza a condensarse gradualmente, empezando por los componentes de mayor punto de ebullición.
El líquido condensado vuelve al interior del matraz y sólo los componentes de bajo punto de ebullición continúan subiendo. Este proceso se repite varias veces en la unidad de fraccionadores. Dependiendo de la estructura, el tubo de destilación puede ser un tubo de fraccionamiento Bieglow, un tubo de fraccionamiento Hempel o un tubo de fraccionamiento Schneider.
Los tubos de fraccionamiento Beagreau son tubos de fraccionamiento simples y se utilizan a menudo para la purificación de disolventes. Los tubos de fraccionamiento Hempel contienen una placa de vidrio helicoidal en su interior y son tan sencillos como los tubos Bee-Glo. Los tubos de fraccionamiento Schneider están estrechados en varios puntos del tubo y contienen una bola de vidrio hueca. La contaminación por salpicaduras se reduce considerablemente.
Más Información sobre los Fraccionadores
1. Proceso de Fraccionamiento del Petróleo Crudo
El petróleo crudo se extrae del suelo y se transporta a la refinería. El crudo se calienta y se evapora, con el objetivo de separar los componentes que se destilan debido a las diferencias en los puntos de ebullición. A continuación se describen los procesos específicos.
Calentamiento (Horno de Calentamiento)
El petróleo crudo se transfiere de los tanques al horno, donde se calienta a una temperatura de 350 °C o superior. El petróleo crudo es una mezcla de varias sustancias, cada una de las cuales tiene un punto de ebullición diferente. El calentamiento convierte el petróleo crudo en vapor.
Destilación Fraccionada (Torres de Destilación Fraccionada)
El petróleo crudo calentado se introduce en una unidad de destilación fraccionada, denominada columna de destilación fraccionada. El vapor calentado del petróleo crudo se introduce en la parte inferior de la columna de fraccionamiento.
A medida que la temperatura disminuye hacia la parte superior de la columna de fraccionamiento, las sustancias con un punto de ebullición más alto se licúan del vapor a líquido y se separan en la parte inferior. Así, los componentes con un punto de ebullición más bajo se licúan y separan en la parte superior de la columna y los componentes con un punto de ebullición más alto se licúan y separan en la parte inferior.
2. Componentes que se pueden separar Mediante la Destilación Fraccionada del Petróleo Crudo
Cuando el petróleo pesado se destila fraccionadamente, en cada etapa de la columna de destilación fraccionada se obtienen componentes en función de su punto de ebullición.
Parte Inferior de la Columna de Fraccionamiento
En la parte inferior de la columna de destilación fraccionada quedan los componentes que no pueden destilarse completamente y los componentes con un punto de ebullición más alto. De esta parte se obtienen los productos petrolíferos pesados, como el petróleo pesado y las materias primas para el betún.
Parte Media de la Columna de Fraccionamiento
Hasta la mitad de la columna de fraccionamiento, los componentes con puntos de ebullición relativamente altos se elevan en forma de vapor. Éstos se enfrían y se licúan, incluidos el gasóleo, el queroseno y el combustible para aviones.
Parte Superior de la Columna de Fraccionamiento
Hasta la parte superior de la columna de fraccionamiento, los componentes con puntos de ebullición relativamente bajos se elevan en forma de vapor. Éstos se enfrían y licúan para producir gasolina y nafta. La nafta es una materia prima para diversos productos petroquímicos.
Componentes Gaseosos
Se trata de componentes que no se han licuado al llegar a la parte superior de la columna de fraccionamiento y que se recuperan como gas, incluido el gas LP.