Destilación Multicomponente

Transcripción

1 Destlacón Multcomponente Componentes Clave: pueden se o no aquellos cuyas sepaacones se han especfcados Componente Clave Lgeo: Es el componente mas pesado ente los componentes lvanos Componente Clave Pesado: Es el componente mas lvano ente los componentes pesados Componentes no Clave Dstbudo: Es aquel componente cuya volatldad se encuenta ente la volatldad de los componentes clave. Es aquel componente cuya volatldad esta cecanamente gual a la volatldad del componente clave

2 Métodos Apomados. Los métodos apomados pemten la detemnacón del numeo de etapas teócas como una funcón de la elacón de eflujo etapas mínmas y eflujo mínmo y en la pactca son utlzados como dseño pelmna Ente los métodos apomados se menconan: el método de Fenske Undewood Gllland y sus vaantes paa detemnacón del eflujo y las etapas necesaas en la destlacón de sstemas multcomponentes; el método de Kemse y sus vaantes paa sepaacones en las que ntevenen vaas cascadas smples en contacoente tales como absocón agotamento y etaccón lqudo lqudo y el método de Edmste paa sepaacones en las que ntevenen cascadas en contacoente con almentacones ntemedas tales como destlacón. Estos métodos se pueden aplca fáclmente po medo de cálculos manuales s las popedades físcas son ndependentes de la composcón.

3 Reflujo Mínmo Es la elacón máma que equee un numeo nfnto de etapas paa sepaa los componentes clave y su calculo ayuda a decd cuales son los componentes clave. Los componentes que se consdean clave con especto a la volatldad están pesentes en los dos poductos y se dce que se dstbuyen. Shas et al. desaollan una ecuacón paa apoma la dstbucón de los componentes a eflujo mínmo j D Fj j D F j LK LK D F LK D F + LK LK j HK D F HK D F X jd D / jf > El componente no se dstbuyes y sale úncamente po la coente del tope 0 < X jd D / jf < El componente se dstbuye X jd D / jf < 0 El componente no se dstbuye y sale úncamente po la coente del fondo

4 Método de Undewood Este método da una ápda estmacón de los equstos de eflujo mínmo cuando se especfcan las composcones del destlado y los poductos de cola. Cosste en detemna el valo de una constante θ que satsface la ecuacón n j F j q θ HK < θ < LK Los valoes de θ deben esta ente las volatldades elatvas de los componentes clave. + n j j D j R mn θ

5 Reflujo Total El método de Fenske da una ápda estmacón paa las etapas teócas mínmas con eflujo total s se consdea la volatldad elatva constante: mn + LK ln HK ln D HK LK ( ) LK HK pom B B: subíndce paa poducto de fondo D: subíndce paa poducto de tope HK: subíndce paa clave pesado LK: subíndce paa clave lvano mn : Etapas teócas mínmas X LK : Faccón mola del componente clave lvano X HK : Faccón mola del componente clave pesado LK/HK : Volatldad elatva del componente lvano en compaacón con el componente clave pesado.

6 Calculo de la Volatldad Relatva Pomedo El calculo de la volatldad elatva se ealza de acuedo a las sguentes ecuacones:. S la volatldad elatva pomedo se detemna a la tempeatua pomedo de la columna T P y T P (T Tope + T Fondo ) /2 2. S la volatldad elatva pomedo se detemna a la Tempeatua de la almentacón. 3. LK/HK ( Tope + Fondo ) /2 4. LK/HK ( Tope * Fondo ) /2 5. LK/HK ( Tope * Fondo * almentacón ) /3

7 Reflujo Total Al consdea la volatldad elatva vaable a lo lago de la columna la ecuacón de Wnn esulta mas eacta paa el calculo del umeo de etapas Mínmas s se cumple la suposcón K ζ K j ϕj j donde ζ y φ son constantes empícas que se detemnan paa el ntevalo de tempeatua y pesón adecuado. Mn + log logζ j j j + ϕ j Donde: y + : tope y fondo espectvamente y j: Clave lvano y clave pesado espectvamente

8 Dstbucón de los Componentes no clave a Reflujo Total La dstbucón de los componentes no clave a eflujo total de acuedo a la Ecuacón de Fenske se detemnan po las ecuacones mostadas a contnuacón ( ) ( ) ( ) mn mn mn m m m b d b d f d b d f b + + Donde f d + b : componente clave pesado

9 Dstbucón de los Componentes no clave a Reflujo Total Análogamente la ecuacón de Wnn conduce a + D B d b f b mn ϕ ϕ ζ + mn D B d b f d ζ ϕ ϕ Donde: B Σ b D Σ d

10 Localzacón de la Etapa de Almentacón Ecuacón de Fenske R S ( R ) ( ) S Mn Mn log log [( LK D LK F )( HK F HK D )] [( )( )] LK F LK B HK B HK F log log [( ) ] 2 B F ( ) 2 [ D F ] Esta ecuacón solo es valda paa almentacones y sepaacones apomadamente smétcas. Kkbde desaolla una coelacón empíca con una buena apomacón paa la localzacón de la etapa de almentacón R S HK F LK F LK B HK D 2 B D 0206 Etapa de almentacón es gual a R +

11 Ecuacón equvalente paa el calculo del umeo mínmo de etapas mn log (/ LKD) (/ LKB) log (/ HKD) (/ HKB) LK HK (/LKD): Faccón del clave lvano ecupeado en el poducto de tope con especto al clave lvano almentado (/LKB): Faccón del clave lvano ecupeado en el poducto de fondo con especto al clave lvano almentado. (/HKD): Faccón del clave pesado en el poducto de tope con especto al clave pesado almentado (/HKB): Faccón del clave pesado en el poducto de fondo con especto al clave pesado almentado

12 El numeo mínmo de etapas paa una sepaacón dada: Aumenta a medda que la sepaacón se hace mas dfícl LKHK cecanos a la undad Es ndependente de la condcón temodnámca de la almentacón Solo depende del gado de sepaacón deseada y de la volatldad elatva En sepaacones dfícles es mas efectvo aumenta el numeo de etapas que aumenta los caudales paa eleva la pueza.

13 Donde: : componente cualquea : componente de efeenca genealmente HK d d : Flujos molaes del componente de efeenca o de un componente cualquea en el poducto destlado b b : Flujos molaes del componente de efeenca o de un componente cualquea en el poducto de fondo. f : Flujo mola de un componente cualquea en la almentacón : volatldad elatva del componente con especto a un componente de efeenca

14 Pesón de opeacón y tpo de condensado 0 < P D < 45 psa P D hasta 25 psa > Condensado total 25 psa < P D < 365 psa > Condensado pacal P D > 365 psa > Condensado pacal se usa efgeante P D : pesón del tambo de eflujo Paa la tempeatua mínma de 20 ºF utlzando agua como fludo de enfamento en el condensado de cabeza. Se supone P 5 ps S se conoce el numeo de platos: P 0 ps/plato columnas a pesón atmosféca o supeatmosfetas P 005 ps/plato columnas al vacío con 2 psa < P condensado < 5 psa La condcón fasca de la almentacón se detemna medante un Flash adabátco paa una pesón del plato de almentacón de P D + 75 psa

15 DESTILACIO MULTICOMPOETES METODOS CORTOS UMERO DE ETAPAS MIIMAS Tope Fondo Tope+ 0 Ln + 2 Tope Fondo Fondo Al cumplse esta desgualdad la volatldad elatva es azonablemente constante a lo lago de la columna y una apomacón adecuada seá la ecuacón 2 ó 4

16 Fg. Coelacón de Gllland

17 Fg. Coelacón de Eba Maddo

18 Lmtacones de las especfcacones Se supone que se establecen al menos las sguentes especfcacones:. Tempeatua pesón composcón y flujo de la almentacón. 2. Pesón de la destlacón (con fecuenca fjada po la tempeatua del agua dsponble de enfamento con la cual se podía condensa el vapo destlado paa popocona el eflujo). 3. La almentacón se va a ntoduc en el plato optmo. 4. Peddas de calo aun cuando se supone que son ceo.

19 Al dseñado solo le quedan tes puntos adconales que puede especfca menconados en la lsta mostada a contnuacón:. umeo total de platos 2. Relacón de eflujo 3. Relacón del ehevdo 4. Concentacón de un componente en un poducto (puede escogese un mámo de dos) 5. Relacón ente el flujo de un componente en el destlado y el flujo del msmo componente en el esduo o sepaacón del componente (puede escogese un mámo de dos) 6. Relacón ente el destlado total y el esduo total