Publicación:

Conceptualización de un proceso de destilación azeotrópica para el desplazamiento del azeótropo del sistema ácido nítrico/agua

Resumen

La destilación es una operación de separación que se usa en casi todos los procesos industriales, esta se basa en la diferencia de los puntos de ebullición de los componentes de determinada mezcla. La palabra azeótropo aparece cuando dichos puntos de ebullición, a una concentración determinada están muy cercanos impidiendo la separación de alguno de esos componentes; sin embargo, al añadir un tercer componente a la mezcla inicial, el compuesto de interés puede ser separado a una mayor concentración que la obtenida por destilación simple; esto es el fundamento de la destilación azeotrópica. Uno de las mezclas que presenta Azeotropía es el sistema ácido nítrico/agua el cual se destiló a escala laboratorio en las instalaciones de la Universidad de Cartagena usando ácido sulfúrico como tercer componente; el ácido sulfúrico funcionó como arrastrador y como agente deshidratante, permitiendo que el ácido nítrico fuese obtenido con una concentración entre el 90 – 95%. A pesar de obtener altas concentraciones, se presentaron inconvenientes en el momento de recolectar el destilado, puesto que el ácido nítrico en concentraciones muy altas se encuentra en estado gaseoso; por consiguiente se precisó de un sistema de refrigeración improvisado para condensar parcialmente el producto y proceder a realizar el correspondiente análisis para determinar la concentración final. La destilación azeotrópica del ácido nítrico no es un proceso muy usado en estos días y, debido a los inconvenientes que se presentaron durante la experiencia, se decidió conceptualizar el proceso, de ésta forma se obtuvieron datos pertinentes tales como concentración de la mezcla inicial, temperatura de operación, número de platos de la columna, eficiencia, entre otros. Luego de un análisis de sensibilidad de los datos obtenidos en la conceptualización del proceso usando la herramienta Aspen®, se encontró que la concentración inicial del arrastrador (ácido sulfúrico) es un factor determinante en la concentración final del ácido nítrico, además, manteniendo una relación másica de 2:1 en la mezcla inicial, se alcanzan concentraciones de hasta 97%.