La presión en una columna de destilación al vacío suele oscilar entre 10 y 40 mmHg (milímetros de mercurio), lo que equivale aproximadamente al 5% de la presión atmosférica. Esta baja presión es crucial para mantener temperaturas de funcionamiento más bajas, normalmente inferiores a 370 o 380 °C, lo que ayuda a evitar la degradación térmica de los materiales que se procesan.
Explicación detallada:
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Funcionamiento a baja presión: El proceso de destilación al vacío funciona a presiones significativamente reducidas en comparación con las condiciones atmosféricas. Esto se consigue utilizando bombas de vacío que pueden reducir la presión dentro de la columna de destilación al rango especificado de 10 a 40 mmHg. Esta reducción de la presión es esencial porque permite que los líquidos hiervan a temperaturas más bajas, lo que es particularmente importante para los materiales sensibles al calor que podrían degradarse a temperaturas más altas.
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Impacto en los puntos de ebullición: A medida que disminuye la presión, el punto de ebullición de un líquido también disminuye. Este principio es fundamental en la destilación al vacío. Operando a estas bajas presiones, la destilación puede ser conducida a temperaturas inferiores a las requeridas bajo presión atmosférica, preservando así la integridad de los materiales que están siendo destilados.
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Diseño y funcionamiento de la columna: Las condiciones de baja presión en las columnas de destilación al vacío requieren diámetros grandes para acomodar el mayor volumen de vapor formado por volumen de líquido destilado. Esta característica de diseño es evidente en las columnas que pueden tener diámetros de 15 metros o más y alturas de hasta unos 50 metros. Estas dimensiones son necesarias para manejar las grandes velocidades de alimentación y garantizar una separación eficaz de los componentes.
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Destilación molecular: A presiones aún más bajas, normalmente inferiores a 0,01 torr (1,3 Pa), se utiliza la destilación molecular. Este proceso funciona en el régimen de flujo molecular libre, en el que el camino libre medio de las moléculas es comparable al tamaño del equipo. Aquí, la fase gaseosa ejerce una presión mínima sobre la sustancia, y la velocidad de evaporación se vuelve independiente de la presión. Este método es especialmente eficaz para la purificación de aceites y otros materiales sensibles al calor, ya que permite tiempos de calentamiento muy cortos y un daño térmico mínimo.
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Aplicación en el refinado de petróleo: En las refinerías de petróleo, la destilación al vacío se utiliza para seguir destilando el aceite residual de la columna de destilación atmosférica. Las condiciones de baja presión impiden que el aceite se agriete a altas temperaturas, lo que es crucial para mantener la calidad y el rendimiento de los productos finales.
En resumen, la presión en una columna de destilación al vacío se mantiene a un nivel bajo (de 10 a 40 mmHg) para facilitar la destilación a temperaturas más bajas, lo que resulta esencial para el procesamiento eficaz y seguro de materiales sensibles al calor en industrias como el refinado de petróleo y la purificación de aceites.
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