DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN DESTILADOR CONTINUA CON COLUMNA DE RELLENO CERÁMICO.

Presentado por      : Cirilo Garfias Contreras.

Asesor                       : Dr. Ing. Waldir D. Estela Escalante

RESUMEN: La destilación es una operación unitaria, donde el principio es la diferencia de volatilidad de dos o más líquidos, este volatilidad es aprovechada con el empleo de una columna de destilación, donde la transferencia de masa en destiladores con columna de relleno cerámico principalmente se da en los anillos cerámicos, en la superficie o área que tiene el anillo, el líquido a destilar se rosea y a medida que va aumentando la temperatura se van separando según la diferencia de volatilidad.

Para el diseño del destilador debemos conocer que tipo de operación se realizará si es en flujo continuo o es un proceso bacht, otro factor importante también es necesario conocer es el tipo de destilador que se va diseñar si es un destilador simple, por arrastre de vapor, extractiva, azeotrópico, ya que de esto depende también el costo del equipo, cada tipo de destilador requerirá un diseño diferente al de otro tipo de destilador a pesar que el principio sea lo mismo. Los cursos básicos en ingenieras, nos permite ver los puntos mencionados anteriormente, para poder realizar los cálculos del destilador, con un costo cómodo, que sea fácil de manipular, que tenga alto rendimiento en productividad, y que sea eficaz.

El destilador con columna de relleno cerámico tiene relleno con materiales cerámicos, estos materiales que van de relleno en el interior de la columna deben ser resistentes al calor, humedad, no deben corroerse, tampoco estos materiales deben transferir al producto que se está destilando compuestos tóxicos, u otros que pueden ser no benéficos para el destilado, existen otros tipos de materiales que se emplean como relleno cerámico, pero el más utilizado es el relleno hecho de cerámica. Otra propiedad importante de este relleno es tener una buena transferencia de masa, esto esta estrechamente relacionada con la superficie del relleno, pero otro factor que interviene es el distribuidor de la alimentación del caldo fermentado, si este dispositivo no distribuye uniformemente, entonces abra menor transferencia de masa durante el proceso de destilación.

Para el presente informe, se enfocó en el diseño y construcción de un destilador en flujo continuo, con columna de relleno cerámico para la obtención de alcohol absoluto.

El destilador se diseño con flujo másico de alimentación de 22kg/h de caldo fermentado, con una concentración de alcohol de 10%, para obtener un destilado de 2.33kg/h de alcohol absoluto al 90%, con fondos de 19.66kg/h, con 0.5% de alcohol.  Las dimensiones del destilador, para las entrada de la alimentación del caldo (f =1/2” OD, L=15Cm), el cual se soldará a un tubo (L=10Cm, f =3” OD) donde se perfora a 5Cm de un extremo de este tubo de 3”OD, distribuidor del caldo fermentado dentro de la columna (A= 4,6x4,6Cm), desvío del destilado (A=4,6x4,6Cm) el cual estará unida a un tubo por donde sale el destilado en forma de vapor de la columna de destilación (f =1” L=2,5Cm), salida del destilado en forma de líquido cuando retorna del condensador (f =1/2”, L=31.63Cm) condensador (L=600mm, f =3/8”), trampa de vapor a la salida del destilado (f =1 ¼”, L=10Cm), para esta trampa de vapor se suelda  un tubo roscada (f =1/2”, L=5Cm) donde aquí llevará una válvula para la extracción de muestra del destilado, además en esta parte de la trampa de vapor se suelda un tubo (f =1/2”, L=17Cm) para la recolección del destilado final, los rehervidores (f =5 3/16”, L=40Cm ) donde se perfora  a una L=5Cm  del borde un f =3/4", además esta se une con el tanque de alimentación (f =31Cm, L=37Cm) donde aquí llegará el flujo másico de alimentación, desde aquí se realizará la transferencia de calor para realizar el destilador, para el flujo de del en la zona de  agotamiento (Tubo SCH-40, f = 3”, L=25Cm) por donde el líquido más volátil circulará en forma de vapor, pasando por la zona de rectificación (tubo de vidrio pirex, f = 3”, L=75Cm), de este tubo se rellenará con anillos cerámicos  tipo Raschig, f =10 a 12mm, mediante este anillo se realiza la transferencia de masa, es en esta parte de donde el líquido más volátil se separa del líquido menos volátil.

Para su construcción del destilador se emplea principalmente los equipos que se tienen en el taller electromecánico los cuales son: soldadura tig, soldadura arco eléctrico, torno, fresadora, cortador de planchas, rolador de planchas, cortador de tubos, amolador y reactivos para la limpieza de quemaduras negras en el momento de soldar.

El destilador con columna de relleno cerámico, dificulta en la limpieza, pero proporciona gran superficie o área para la transferencia de masa, lo cual facilita su operación durante el proceso de destilación y que se puede llegar a concentraciones altas de destilado.