Reflujo (química)

El reflujo es una técnica que implica la condensación de vapores y el retorno de este condensado al sistema del que se originó. Se utiliza en destilaciones industriales y de laboratorio. También se utiliza en química para suministrar energía a las reacciones durante un largo período de tiempo.

Reflujo en destilación industrial

El término reflujo se usa mucho en industrias que utilizan columnas de destilación y fraccionadores a gran escala, como refinerías de petróleo, plantas químicas y petroquímicas y plantas de procesamiento de gas natural.

En ese contexto, el reflujo se refiere a la porción del producto líquido de cabeza de una columna de destilación o fraccionador que regresa a la parte superior de la columna, como se muestra en el diagrama esquemático de una columna de destilación industrial típica. Dentro de la columna, el líquido de reflujo que fluye hacia abajo proporciona enfriamiento y condensación de los vapores que fluyen hacia arriba, lo que aumenta la eficiencia de la columna de destilación.

Cuanto más reflujo se proporciona para un número determinado de platos teóricos, mejor es la separación de la columna de los materiales de punto de ebullición más bajo de los materiales de punto de ebullición más alto. Por el contrario, para una separación deseada dada, cuanto más reflujo se proporciona, menos platos teóricos se requieren.

Reflujo en reacciones químicas

Se coloca una mezcla de reactivos y disolvente en un recipiente adecuado, como un matraz de fondo redondo. Este recipiente está conectado a un condensador enfriado por agua, que normalmente está abierto a la atmósfera en la parte superior. El recipiente de reacción se calienta para hervir la mezcla de reacción; los vapores producidos por la mezcla son condensados ​​por el condensador y regresan al recipiente por gravedad. El propósito es acelerar térmicamente la reacción llevándola a cabo a una temperatura controlada y elevada (es decir, el punto de ebullición del solvente) y presión ambiental sin perder grandes cantidades de la mezcla.

El diagrama muestra un aparato de reflujo típico. Incluye un baño de agua para calentar indirectamente la mezcla. Dado que muchos de los disolventes utilizados son inflamables, el calentamiento directo con un mechero Bunsen no suele ser adecuado y se emplean alternativas como baño de agua, baño de aceite, baño de arena, placa eléctrica o manta calefactora.

Reflujo en destilación de laboratorio

El aparato que se muestra en el diagrama representa una destilación discontinua en oposición a una destilación continua. La mezcla de alimentación líquida a destilar se coloca en el matraz de fondo redondo junto con algunos gránulos antigolpes y la columna de fraccionamiento se coloca en la parte superior. A medida que la mezcla se calienta y hierve, el vapor sube por la columna. El vapor se condensa en las plataformas de vidrio (conocidas como placas o bandejas) dentro de la columna y vuelve a bajar al líquido que se encuentra debajo, lo que hace que el vapor destilado que fluye hacia arriba refluya. La bandeja más caliente está en la parte inferior de la columna y la bandeja más fría en la parte superior. En condiciones de estado estacionario, el vapor y el líquido en cada bandeja están en equilibrio. Solo el más volátil de los vapores permanece en forma gaseosa hasta la parte superior. El vapor en la parte superior de la columna luego pasa al condensador, donde se enfría hasta que se condensa en un líquido. La separación se puede mejorar con la adición de más bandejas (a una práctica limitación de calor, flujo, etc.). El proceso continúa hasta que todos los componentes más volátiles de la alimentación líquida se evaporan de la mezcla. Este punto se puede reconocer por el aumento de temperatura que se muestra en el termómetro. Para la destilación continua, la mezcla de alimentación entra en el medio de la columna.

Reflujo en la destilación de bebidas.

Al controlar la temperatura del condensador, a menudo llamado deflemador, se puede usar un reflujo para garantizar que los componentes de mayor punto de ebullición regresen al matraz mientras que los elementos más livianos pasan a un condensador secundario. Esto es útil para producir bebidas alcohólicas de alta calidad, al tiempo que garantiza que los componentes menos deseables (como los alcoholes de fusel) regresen al matraz principal. Para bebidas espirituosas neutras de alta calidad (como el vodka) o bebidas espirituosas aromatizadas después de la destilación (ginebra, absenta), se puede aplicar un proceso de destilación múltiple o filtrado con carbón vegetal para obtener un producto que carezca de cualquier sugerencia de su material de origen original para la fermentación. La geometría del alambique también influye en la determinación de la cantidad de reflujo que se produce. en un alambique, si el tubo que va de la caldera al condensador, el brazo de línea, está inclinado hacia arriba, más líquido tendrá la posibilidad de condensarse y fluir de regreso a la caldera, lo que aumentará el reflujo. Los resultados típicos pueden aumentar la producción hasta en un 50 % con respecto al condensador tipo tornillo sin fin básico. La adición de una "bola de ebullición" de cobre en el camino crea un área donde la expansión de los gases en la bola provoca el enfriamiento y la posterior condensación y reflujo. En un alambique de columna, la adición de materiales inertes en la columna (p. ej., relleno) crea superficies para una condensación temprana y conduce a un aumento del reflujo.

Galería

• El tolueno se somete a reflujo con desecante de benzofenona sódica antes de destilarlo para dar tolueno puro libre de oxígeno y agua.
• Columnas de fraccionamiento industrial todas las cuales utilizan reflujo
• Aparato de síntesis orgánica por reflujo.