LA DESTILACIÓN SIMPLE COMO TECNICA PARA LA RECUPERACIÓN DE LA ACETONA USADA

UTILIZACIÓN DE LA DESTILACIÓN SIMPLE COMO TECNICA PARA LA RECUPERACIÓN DE LA ACETONA USADA

Estudiantes: Margy Paola Acevedo y Luz Andrea Navarro
Universidad Santo Tomás, sede Floridablanca.Facultad Química Ambiental.


OBJETIVO GENERAL

- Realizar la recuperación y eliminación de los residuos presentes en solventes usados como la acetona.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

- Incrementar el potencial de reutilización de solventes.
- Priorizar la recuperación de la acetona mediante la utilización del proceso de destilación.
- Determinar en forma práctica el comportamiento de una mezcla al ser sometida a este tipo de destilación.

INTRODUCCIÓN

La gran variedad junto con la poca cantidad de reactivos que se emplean en cualquier tipo de laboratorio, hace que la gestión de sus residuos sea enormemente complicada. La separación de mezclas líquidas se lleva a cabo en muchas industrias, centros de investigación, etc.
En la industria química se usan solventes que en sus diversas etapas generan mezclas azeotrópicas, las cuales son posibles de separar mediante destilación convencional, esto tiene suma importancia económica en cuanto a la disminución de los residuos generados para evitar la contaminación ambiental.

Debido a la competitividad actual de las industrias químicas, es necesario optimizar los procesos para reducir los costos de operación, obtener productos de alta calidad y minimizar los residuos generados para evitar la contaminación ambiental.

En la industria química se usan solventes que en sus diversas etapas generan mezclas azeotrópica, ademas de la destilación convencional, se han desarrollado varias técnicas para la separación de la mezcla en estudio.

En el proyecto se realizó en analisis de la separacion de diferentes mezclas de acetona con respecto a volumenes variables tanto de agua como de metanol para evidenciar el comportamiento de estos solventes en la destilacion simple.

MARCO TEORICO
La acetona o propanona es un compuesto liquido presente en numerosos productos de tocador (quitaesmaltes de uñas), pegamentos, limpiadores, etc.
La acetona es un buen disolvente para resinas y lacas. Su mayor consumo es para la fabricación de plexiglás y, en menor cantidad, para producir disolventes (MIBK,isoforona, etc.) y para sintetizar el difenol, materia prima para las resinas epoxi y poliuretanos.
Es un líquido incoloro con un olor dulce similar al de las frutas y un sabor característico. Se evapora fácilmente, es inflamable y muy soluble tanto en agua como en solventes orgánicos tales como el éter, metanol y etanol.
La destilación es el método más importante y mas empleado para purificar líquidos.
La destilación simple sirve para separar un líquido de impurezas no volátiles o para separar mezclas de líquidos de distinto punto de ebullición.
La destilación simple es una operación en la cual se produce la vaporización de un material por la aplicación de calor; el método es empleado en la industria de capacidad moderada y pequeña, para llevar a cabo separaciones parciales de los componentes más volátiles de mezclas de líquidos miscibles.

Los vapores que se desprenden se eliminan continuamente, se condensan y se recolectan sin permitir que tenga lugar ninguna condensación parcial ni retorno al recipiente en donde se lleva a cabo el calentamiento y ebullición de la mezcla.

La primera porción del destilado será la más rica en el componente más volátil y conforme continúa la destilación, el producto evaporado se va empobreciendo.

Así conforme la vaporización transcurre, se separan y condensan los vapores, y la cantidad del líquido en el recipiente va disminuyendo progresivamente, al igual que el contenido del componente más volátil en el líquido y el vapor, y la temperatura de ebullición del líquido en el recipiente va aumentando.

La destilación azeotropica puede referirse a un proceso en el que se agrega un solvente para romper un azeotropo que de otra manera formarían los componentes de alimentación.

En el balón de fondo redondo se pone el líquido a destilar y se añaden unos trocitos de plato poroso para que la ebullición sea uniforme. Al ir calentando el contenido del balón, el líquido se vaporiza. A medida que transcurre la destilación, una parte del vapor se condensa en las paredes del matraz y del termómetro, pero la mayoría pasa, a través de la tubuladura lateral, hacia el refrigerante, donde se condensa por medio de la corriente ascendente de agua que circula por la camisa exterior. El condensado se canaliza al recipiente colector por medio de una alargadera curvada. Las sustancias menos volátiles quedan como residuo en el matraz de destilación.

MATERIALES
Equipo completo de destilación
Probeta de 50 ml
Pipeta de 10 ml
Termómetro
Manta de calentamiento
Vasos de precipitado de 50ml

REACTIVOS
Soluciones de acetona, agua y metanol

PROCEDIMIENTO
Inicialmente se añadieron volúmenes variables de acetona contaminados a través de un embudo a un balón fondo redondo de 100ml.
Se adaptó el montaje de destilación.

Se adecuó un termómetro introduciéndolo con cuidado de modo que el bulbo quedara ubicado ligeramente por debajo del brazo lateral del adaptador.
Luego se anotó la temperatura a la que la lectura del termómetro se estabilizó.
Se destilaron 7 mezclas diferentes del líquido a una velocidad de alrededor de 1 a 3 gotas por segundo, manteniendo el control de la temperatura con frecuencia a lo largo de la destilación.


Se destiló hasta que una de las siguientes situaciones se presentó:
El matraz receptor contenía el 75% de su capacidad.
Hasta que unos 5 ml de volumen permaneciera en el matraz
Hasta que se alcanzó el extremo superior del rango esperado del punto de ebullición.


Finalmente se verificó la pureza de los diferentes volúmenes de acetona obtenidos en cada uno de los montajes de destilación realizados mediante la medición del punto de ebullición.

Sistemas analizados

RESULTADOS
De cada uno de los absorbentes se peso 0,2 g



ANALISIS

Comportamiento de las mezclas durante el proceso de destilación
La acetona se envía a una columna de destilación que está a una presión diferente, se mueve el azeótropo a una concentración menor.
La variación de presión en la destilación, se basa en el hecho de que un azeótropo depende de la presión y también que no es un rango de concentraciones que no pueden ser destiladas, sino el punto en el que los coeficientes de actividad se cruzan. Si el azeótropo se salta, la destilación puede continuar.
Igualmente se observa que la temperatura varía a medida que se destila las diferentes mezclas por ejemplo; en la muestra D el punto de ebullición de la acetona es menor al del agua a la presión de Bucaramanga a medida que se realiza el proceso, la acetona se está acabando en la mezcla que se destila y por tanto aumenta la temperatura hasta el punto de ebullición del agua.
También se puede deducir que en un proceso de separación como la destilación la composición de la mezcla varía.
En el gráfico se observa que el líquido cuando hierve tendrá un vapor más rico en el componente más volátil y el líquido residual se irá haciendo más rico en el menos volátil.
Cuando una solución que tiene una composición X1 se calienta a una temperatura T1, la composición de la fase gaseosa que está en equilibrio con ella es X2.
El nuevo vapor de composición X3 se forma por encima de la solución. Este nuevo vapor se enfría a una T3 y se condensa formando de nuevo vapor, y así sucesivamente hasta que queda aislado el componente más volátil.


CONCLUSIONES
La destilación simple es una operación unitaria muy utilizada para llevar a cabo separaciones parciales de mezclas con componentes volátiles. Esta operación muestra la importancia de explotar las diferentes propiedades de los componentes que forman una mezcla, ya que de manera sencilla se pueden separar sin tener que recurrir a métodos químicos o físicos más complicados.

La capacidad absorbente de los reactivos utilizados (NaSO4 y CaCl2) tuvo una influencia notable en cuanto al cambio en el punto de ebullición de las soluciones obtenidas.
Los resultados obtenidos con respecto a los puntos de ebullición en cada una de las muestras comprueban que efectivamente la primera destilación realizada, es la más rica en el componente más volátil en vista de que el valor para el punto de ebullición se encuentra muy cercano al valor teórico para el punto de ebullición de la acetona.
Es importante manejar una buena clasificación y manejo de los residuos en el sito de generación ya que esto facilita la recolección y tratamiento, permitiendo realizar una mejor utilización de los mismos.
El costo de reciclado depende, entre otros factores, de la calidad del solvente usado a reciclar (mezcla, impurezas, contenido de agua), de la calidad necesaria del solvente reciclado, de la cantidad y del tipo, siendo más costoso el reciclado de los solventes halogenados. La separación en el punto de generación de los distintos tipos de solventes favorece la destilación.
Sería bueno implementar un programa de reutilización de solventes usados en el laboratorio para así lograr minimizar costos en cuanto a la adquisición de solventes.
Recomendaciones
Cabe destacar que el generador del residuo es el responsable de su gestión y de los daños ocasionados por su manejo. Debe asegurarse que el destino del solvente sea una planta de reciclado o de valorización energética que se encuentre habilitada por el organismo ambiental competente y que el transporte se realice en condiciones seguras.
La recuperación de solventes también puede ser realizada en el lugar de generación, lo que tiene como ventaja que se elimina la etapa de transporte.
Minimización: En las limpiezas con solvente, aumentar la presión de descarga disminuyendo el volumen de solvente empleado.
Sustitución: Se debe realizar esfuerzos para utilizar solventes menos peligrosos, por ejemplo procurar la sustitución de solventes halogenados.
También usar detergentes biodegradables como sustitutos de solventes usados para limpiar.
Utilizar el menor número posible de tipos de solventes, esto puede hacer rentable la recuperación del solvente, al tener más volumen y menos variedad.


BIBLIOGRAFIA

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