¿Qué es la destilación multicomponente?

La destilación multicomponente es un proceso químico en el que una mezcla de compuestos volátiles se separa en función de sus puntos de ebullición. El proceso ocurre en una columna de destilación, un apilamiento vertical de bandejas o etapas sobre las cuales coexisten componentes en sus fases líquida y de vapor. A medida que la mezcla sube por la columna, los compuestos de alto punto de ebullición se concentran en las etapas más bajas, mientras que los compuestos de bajo punto de ebullición se concentran en las etapas más altas.

Las columnas de destilación utilizan principios básicos de mezclas de equilibrio líquido-vapor. A medida que se aplica calor a un líquido, la temperatura del líquido aumenta hasta alcanzar el punto de ebullición (BP). En el BP, la energía adicional no causa un aumento de temperatura; más bien, las moléculas lo usan para escapar de la fase líquida y convertirse en un gas.

La energía absorbida por la nueva molécula de gas ya no está disponible para calentar la próxima molécula líquida. A medida que el líquido hierve, también se enfría por la ausencia de energía que mantiene las moléculas de gas en una fase gaseosa. Este enfriamiento hará que algunas de las moléculas de gas se condensen en líquido nuevamente, liberando la energía de vaporización. La energía liberada es capaz de recalentar el líquido. En condiciones de equilibrio, la velocidad de vaporización es igual a la velocidad de condensación.

En una columna de destilación multicomponente, se establece una mezcla de equilibrio en cada etapa. Hay una fuente constante de nueva energía suministrada al fondo de la columna. Este calor hace que algunas de las moléculas de fase gaseosa del compuesto más volátil en cada etapa, la que tiene la PA más baja, se eleven a la siguiente etapa. En esta etapa superior, la mezcla intentará alcanzar el equilibrio nuevamente. Las moléculas que vienen de abajo pueden tener un BP demasiado alto para vaporizarse en esta etapa, por lo que se acumulan en la fase líquida.

Finalmente, el líquido en cada etapa se concentra en uno o más de los componentes. Las corrientes laterales pueden retirarse en una o más etapas. Las corrientes líquidas se concentrarán en uno o más componentes, y pueden ser necesarios pasos de destilación adicionales.

El petróleo se destila típicamente en fracciones mediante destilación multicomponente. Una fracción es un rango de compuestos similares con BP cercano que pueden tratarse como un solo compuesto. La gasolina es un ejemplo. Se puede extraer un gas con bajo contenido de BP en la parte superior de la columna y no requerir procesamiento adicional.

El diseño de una destilación multicomponente requiere cálculos complejos. Los parámetros de diseño de la columna incluyen la especificación del número de etapas, la etapa de alimentación de la materia prima, las etapas en las que se eliminan las corrientes de producto y el calor necesario para impulsar la columna. Los programas informáticos de destilación multicomponente especializados realizan estos cálculos, pero los ingenieros aún aprenden métodos de solución gráfica para comprender el proceso.