Destilación al vacío: ¿en qué consiste y en qué industrias se encuentra?

La destilación es un proceso que cambia de estado una materia de líquido a vapor y posteriormente lo condensa (la cambia de nuevo de estado de vapor a líquido). Su principio se basa en la diferencia entre los puntos de fusión de dos materias. Existen diferentes tipos de destilación, como la destilación fraccionada, o la destilación al vacío, entre otras muchas. En este post, hablaremos de está última.

El proceso de destilación

El ejemplo más clásico de destilación que probablemente nos venga primero a la cabeza lo tenemos en la producción de ciertas bebidas alcohólicas como el whisky, el vodka o el tequila. Estas bebidas requieren la destilación del fermento de frutas (aunque también mieles, azúcares como el de caña, etc.) que contienen agentes activos que lo transforman de forma natural en alcoholes. Al hervir el agua a 100ºC y el alcohol a 78,3ºC, se aplica una temperatura que no llegue a los 100ºC para evaporar el alcohol sin que lo haga el agua, y éste se condensa en un líquido con mayor fuerza alcohólica, al que luego se le añaden componentes que le aportan aroma y sabor para darles atractivo.

¿Qué es la destilación al vacío?

El ejemplo de las bebidas alcohólicas nos sirve para introducir el principio del método de destilación al vacío, usado en la industria química, en el que la ebullición se produce cuando la presión de vapor de un líquido supera la presión ambiental. Hablamos de destilación al vacío cuando las materias que se van a separar por medio de cambios en su estado tienen puntos de ebullición muy elevados a presión atmosférica normal (de 200 a 400ºC), por lo que requieren disminuir la presión del espacio en el que se encuentran para disminuirlo. De lo contrario se requerirían altas cantidades de energía y se correría el riesgo de que la materia se descompusiera.

Mediante la destilación al vacío se pueden procesar sustancias sensibles a la temperatura, como las que se encuentran en las industrias alimentaria, farmacéutica, de la construcción, de los plásticos y petroquímica.

Aplicaciones de la destilación al vacío

Aplicaciones a escala de laboratorio

La destilación al vacío se usa en el laboratorio por varias razones, entre las que encontramos que los elementos a separar se encuentran en alguno o varios de los supuestos siguientes:

• Tienen puntos de ebullición muy altos.
• Experimentan cambios químicos cuando llegan a sus respectivos puntos de ebullición a presión atmosférica.
• Requieren un nivel de acumulación de residuos muy bajo.

Gracias a la destilación al vacío, se reduce la temperatura necesaria para la separación de los elementos al reducirse la presión, de manera que no experimentan los cambios químicos que no interesan ni acumulan los mismos residuos que una destilación a presión atmosférica.

Ejemplos de la destilación producida en laboratorios son la extracción de aceites esenciales (que también se destilan por otros métodos como el arrastre de vapor) y otros procesos que requieren purificar compuestos o eliminar solventes para la industria química o farmacéutica, que también pueden considerarse aplicaciones a escala industrial, que explicaremos a continuación.

Aplicaciones a escala industrial

La destilación al vacío a nivel industrial no es distinta de la que se aplica a escala de laboratorio, simplemente se aplica en una escala mayor. Se utiliza porque aporta varias ventajas, que son una extensión de las mismas ventajas que tiene este proceso a la pequeña escala que hemos descrito en el apartado anterior.

• Reduce las etapas necesarias de equilibrio para separar los elementos, algo que a escala de laboratorio no significaría una gran ventaja, a nivel industrial es crucial, porque permite trabajar con volúmenes de más de 25.000 cúbicos diarios, como en el caso de las refinerías de petróleo. Gracias a columnas de destilación, que pueden ir de una altura equivalente a un edificio de 5 o 6 plantas hasta una altura de un edificio de 20 plantas, se pueden reducir las etapas y así, disminuir la volatilidad relativa de los elementos a presión atmosférica, haciéndolos más separables todavía.
• Reduce la necesidad de altas temperaturas, al reducir la presión, de manera que se evita que los productos se degraden o se polimericen, conservando su pureza, y por lo tanto, aumentando su capacidad y su rendimiento.
• Reduce el coste de capital, en detrimento de un coste operativo ligeramente mayor. La destilación al vacío puede traducirse en la necesidad de que una columna de destilación de una altura y un diámetro menores, y por lo tanto, en una inversión de capital menor.

Uno de los ejemplos de destilación industrial más utilizados es el que tiene por objetivo separar del petróleo crudo elementos más ligeros como la gasolina, el queroseno y el aceite lubricante de entre una mezcla compleja de cientos de compuestos de hidrocarburos. También se separan el asfalto y la parafina. Otra muestra es el procesamiento de productos químicos como el que requiere la desalinización del agua de mar. Se trata de un proceso mucho más eficiente energéticamente que la destilación a presión atmosférica, y que por lo tanto es menos costoso y contribuye en menor medida al calentamiento global.

Bombas de vacío usadas en destilación al vacío

La destilación al vacío requiere bombas de vacío que puedan llevar a cabo el proceso en el mínimo número de etapas y el menor mantenimiento posible, sin tiempos de parada. Las bombas de vacío de anillo líquido y los eyectores de vapor constituyen una solución ideal, especialmente en destilación al vacío para refinería, con la máxima eficiencia energética para reducir las emisiones de gas de efecto invernadero.

Para otras aplicaciones también se pueden usar bombas de vacío de paletas rotativas de dos etapas, en seco o lubricadas, o bombas de vacío de tornillo. En este post explicamos cómo funciona una bomba de vacío.

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