DESTILACIÓN AZEOTRÓPICA

Este es un caso especial de mezcla de multicomponentes, que se utiliza en la separación de aquellas mezclas binarias muy difíciles o imposibles de separar mediante el fraccionamiento ordinario. Si la volatilidad relativa de una mezcla binaria es muy baja, la rectificación continua de la mezcla para obtener productos casi puros exigirá relaciones de reflujo elevadas y requerimientos caloríficos correspondientes elevados, torres de sección transversal grande y gran número de platos. En otros casos, la formación de un azeotropo binario puede imposibilitar la producción de productos casi puros mediante fraccionamiento ordinario. En estas condiciones, un tercer componente, algunas veces llamado “arrastrador”, puede agregarse a la mezcla binaria, para formar un nuevo azeotropo de bajo punto de ebullición con aquel componente original, que gracias a su volatilidad, pueda separarse fácilmente del otro componente original.

Como ejemplo de una operación de este tipo, considérese el diagrama de flujo de la figura 9.53 para la operación azeotrópica de soluciones de ácido acético-agua, en que se utiliza acetato de butilo como arrastrador. El ácido acético puede separarse del agua mediante métodos ordinarios, pero sólo con gran trabajo, debido a que los componentes, no obstante su amplia diferencia en puntos de ebullición a presión atmosférica, son de baja volatilidad relativa (nbp ácido acético=118.1ºC. nbp agua=100ºC). El acetato de butilo es sólo ligeramente soluble en agua; en consecuencia, forma un heteroazeotropo con ella (p.e.=90.2ºC). Por lo tanto, si se agrega el suficiente acetato de butilo en la parte superior de la columna de destilación (1), para formar el azeotropo con toda el agua de la mezcla de alimentación binaria, el azeotropo puede destilarse fácilmente separándolo del ácido acético de alto punto de ebullición que queda como producto residual. Durante la condensación el heteroazeotropo forma dos capas líquidas insolubles: una que es agua casi pura, aunque saturada con éster; la otra, éster casi puro, aunque saturado con agua. La segunda capa se regresa a la parte superior de la columna y es la fuente del arrastre en la misma. La primera capa pude desorberse de su pequeño contenido en el arrastrador, en una segunda columna pequeña (2). La separación del heteroazeotropo del ácido acético se realiza fácilmente, de forma que se necesitan relativamente pocos platos en la torre principal.

Por otra parte, se debe proporcionar calor no sólo para evaporar el agua en el destilado principal, sino también para evaporar el arrastrador. La operación también puede llevarse a cabo por lotes; en ese caso, se carga suficiente arrastrador en la caldera, junto con la alimentación, para formar el azeotropo con el agua. Entonces el azeotropo se destila.