CONTENIDO. Ingeniería

Transcripción

1 CONTENIDO 1.-Defncón 2. Componentes 2.1. Claves 2.2. No claves 2.3. Dstrbudos 2.4. Adyacentes 3. Determnacón de la presón de operacón y tpo de condensador 4. Métodos aproxmados 4.1.Métodos FENSKE UNDERWOOD GILLILAND 4.2. Etapas mínmas Dstrbucón de los componentes a Refluo total

2 CONTENIDO 4.3. Refluo mínmo 4.4. Platos teórcos a Refluo de Operacón 4.5. Localzacón del plato de almentacón

3 Defncón Aplcacones

4 Componentes Claves Se especfca su recuperacón -Se dvden en - Clave Lgero -Clave Pesado HK El más pesado de los lgeros El más lvano de los pesados Componentes no Claves -Se dvden en - No Clave Lgero - No Clave Pesado Más lgeros que el clave lvano Más pesados que el clave pesado

5 Componentes dstrbudos -La volatldad relatva de estos compuestos está comprendda entre la de los componentes clave lgero y pesado k k HK HK Componentes Adyacentes - Componentes con gual volatldades

6 XC1= NO CLAVES NO CLAVES XC1= XC2= XC3= XC2= XC3= XC4= NO CLAVE DIST. NO CLAVE DIST. XC4= XC5= HK HK XC5= XC3= NO CLAVE XC6= XC4= XC5= NO CLAVE DIST. HK XC6= NO CLAVE Dstrbucón de los componentes en una torre de destlacón

7 Secuenca de columnas de destlacón para separacón de mezclas multcomponente

8 Secuenca Drecta Secuenca Indrecta Secuenca de columnas de destlacón para separacón de mezclas multcomponente

9 DETERMINACIÓN DE PRESIÓN DE OPERACIÓN TIPO DE CONDENSADOR Inco Composcón de almentacón Especfcadas o estmadas Calcular P D del punto Burbua de destlado a 120º F PD > 215 psa Calcular P D del punto de rocío del destlado a 120º F PD > 365 psa S S No No Use condensador total Reponga P D a 30 psa S P D < 30 psa Utlzar condensador parcal Elegr refrgerante para operar el condensador parcal a 415 psa Calcule presón P B M P

10 DETERMINACIÓN DE PRESIÓN DE OPERACIÓN TIPO DE CONDENSADOR M P Calcular temperatura de punto s de burbua a P rehervdor TB < T descomposcón Térmca No Dsmnur la presón PD de forma aproxmada S Fn Algortmo para establecer la presón de la columna de destlacón y el tpo de condensador. Henley Seader

11 DETERMINACIÓN DE PRESIÓN DE OPERACIÓN TIPO DE CONDENSADOR Los límtes de presón y temperatura son solamente orentatvos y dependen de factores económcos. 0 < PD < 415 psa PD hasta 215 psa ====> Condensador total 215 psa < PD < 365 psa ====>Condensador parcal PD > 365 psa====>condensador parcal, se usa refrgerante Se supone que las caídas de presón en la columna y en el condensador son de 5 psa. P cond= 5 psa Pcolumna=5 psa S se conoce el numero de platos: P 0,1 ps/plato columnas a presón atmosférca o superatmosfertas P 0,05 ps/plato columnas al vacío con 2 psa < Pcondensador < 5 psa La condcón fásca de la almentacón se determna medante un Flash adabátco para una presón del plato de almentacón de PD + 7,5 psa

12 MÉTODOS APROXIMADOS DE CALCULO DE DESTILACIÓN MULTICOMPONENTE Crteros de Dseño Permte calcular las Composcones de los Productos a partr de la especfcacón de dos componentes Métodos Aproxmados Número de Etapas Reales y Mínmas Determnacón de relacón de refluo

13 Inco Composcón de almentacón Especfcadas Especfcar dstrbucón de Componentes Claves Estmar dstrbucón de Componentes no Claves (ED) Determnar Presón y tpo de Condensador Aplcar flash a la almentacón con la Presón de la columna Calcular número de etapas mínmas. Ec. De Fenske Calcular composcones de Componentes no claves (CD) ED CD No M S

14 M Calcular relacón de refluo mínmo Rmn. Ec. De Underwood Calcular etapas teórcas para R especfcada (> Rmn) Ec. Gullland Localzacón de la etapa de Almentacón. Ec. De Krkbrde Calcular requermentos energétcos de condensador y rehervdor Fn Algortmo para destlacón de sstemas multcomponentes por un método empírco. Henley Seader

15 ETAPAS MÍNIMAS Consdera volatldad constante Ecuacón de Fenske Rápda estmacón de etapas mínmas a refluo total N mn1 log X X HK log α D X * X, prom HK B XHK, D y XHK,B= concentracón del clave pesado en destlado o resduo X, D y X,B= concentracón del clave lvano en destlado o resduo /HK= volatldad promedo del clave lvano con respecto al clave pesado

16 ETAPAS MÍNIMAS Evaluada a Tpromedo de la torre 1 Evaluada a T de la almentacón 2 Volatldad Relatva promedo HK ( tope fondo ) / 2 3 HK ( tope * fondo 1 2 ) 4, prom HK HK ( tope* fondo* almentacón 1 3 ) 5

17 Tope Tope Fondo Fondo 0,1 Ln Tope 2 DESTILACION MULTICOMPONENTES METODOS CORTOS NUMERO DE ETAPAS MINIMAS Fondo Al cumplrse esta desgualdad, la volatldad relatva es razonablemente constante a lo largo de la columna y una aproxmacón adecuada será la ecuacón 2 ó 4 Evaluada a T de la almentacón 2 HK ( tope * fondo 1 2 ) 4

18 Ingener MÉTODO FENSKE- UNDERWOOD- GILLILAND DISTRIBUCIÓN DE COMPONENTES A REFLUJO TOTAL Ecuacón de Fenske Modfcada d,d= fluos molares del componente y del clave pesado en el destlado b,b= fluos molares del componente y del clave pesado en el fondo m= volatldad relatva del componente con respecto al clave pesado F: fluo molar del componente en la almentacón mn N m * b d f b 1 mn N m N mn m * b d * b d f d 1

19 ETAPAS MÍNIMAS Volatldad Relatva varable Ecuacón de Wnn Rápda estmacón de etapas mínmas a refluo total N Mn log x,d xhk,b x,b xhk,d log K K XHK, D y XHK,B= concentracón del clave pesado en destlado o resduo X, D y X,B= concentracón del clave lvano en destlado o resduo : clave lvano y pesado respectvamente : constantes empírcas para un ntervalo de P y T adecuado

20 Ingener MÉTODO FENSKE- UNDERWOOD- GILLILAND DISTRIBUCIÓN DE COMPONENTES A REFLUJO TOTAL Ecuacón de Wnn Modfcada d,d= fluos molares del componente y del clave pesado en el destlado b,b= fluos molares del componente y del clave pesado en el fondo B,D= fluo total de resduo y destlado f: fluo molar del componente en la almentacón = constantes empírcas r,,r mn 1 N, D B d b 1 f b mn, N, 1 D B d b 1 f d B b D d Donde:

21 RELACIÓN DE REFLUJO MÍNIMO Supone derrame molar y volatldad relatva constantes Ecuacón de Underwood Estma requstos de Rmn 1 q * X f * x R mn1 D q= condcón térmca de la almentacón = volatldad relatva del componente con respecto al clave pesado x F = fraccón molar del componente en la almentacón x D = fraccón molar del componente en el destlado

22 Ecuacón de Shras et al. x x, D F, D F 1 1 x x, D F, D F 1 x x HK, D F, HK D F XC1= XC2= XC3= XC4= HK XC5= x x,d F, D F 1 TOPE XC6= x,dd 0 1 x F F, SE DISTRIBUYE x x,d F, D F 1 FONDO

23 RELACIÓN DE REFLUJO MÍNIMO Ecuacón de Underwood XC1= XC2= XC3= XC4= 1 q * X f HK * x R mn1 D q= condcón térmca de la almentacón = volatldad relatva del componente con respecto al clave pesado x F = fraccón molar del componente en la almentacón x D = fraccón molar del componente en el destlado HK XC5= XC6= Cuando hay un componente no clave dstrbudo la ecuacón Rmn tendrá más de una solucón

24 PLATOS TEÓRICOS Estma nº de platos teórcos a refluo de operacón Correlacón de Gllland Relacona Relacona nº de platos mínmos y nº de platos reales R Rmn N N mn R 1 N 1 Método de Condensacón de refluo Refrgeracón de bao nvel (-300 a -150 ºF) Refrgeracón de alto nvel (-150 A 50 º F) Otro Refrgerante R/Rmn 1,05 1,10 1,10 1,20 1,40 1,50

25 PLATOS TEÓRICOS Correlacón de Gllland

26 PLATOS TEÓRICOS Correlacón de Gllland 1.0 (N - Nm)/(N+1) (R - Rm)/(R+1)

27 PLATOS TEÓRICOS Estma nº de platos teórcos a refluo de operacón Ebbar Maddox Relacona nº de platos mínmos y nº de platos reales Relacona R R 1 R R mn mn 1 N mn N

28 PLATOS TEÓRICOS Correlacón de EBBAR MADDOX

29 LOCALIZACIÓN PLATO DE ALIMENTACIÓN Ecuacón de Krkbrde Estma la localzacón del plato de almentacón NR NS z z HK,F,F * x x,b HK,D 2 * B D 0, 26 NR+1= Etapa de Almentacón

30 Lmtacones de las especfcacones Se supone que se establecen al menos las sguentes especfcacones: 1.-Temperatura, presón, composcón y fluo de la almentacón. 2.- Presón de la destlacón (con frecuenca fada por la temperatura del agua dsponble de enframento, con la cual se podría condensar el vapor destlado para proporconar el refluo). 3.-La almentacón se va a ntroducr en el plato optmo. 4.- Perddas de calor, aun cuando se supone que son cero.

31 Lmtacones de las especfcacones Al dseñador solo le quedan tres puntos adconales que puede especfcar, menconados en la lsta mostrada a contnuacón: 1.- Numero total de platos 2.- Relacón de refluo 3.- Relacón del rehervdor 4.- Concentracón de un componente en un producto (puede escogerse un máxmo de dos) 5.-Relacón entre el fluo de un componente en el destlado y el fluo del msmo componente en el resduo, o separacón del componente (puede escogerse un máxmo de dos) 6.- Relacón entre el destlado total y el resduo total