Recclo de Gases SISTEMA DE RECUPERACION DE VAPORES Vapor Purga Almentos SISTEMA DE REACTORES SEPARADOR DE FASES Líqudo Líqudo Recclo de Líqudos SISTEMA DE SEPARACION DE LIQUIDOS Productos
(mol/h) Hdrogeno 1554 Metano 1036 Benceno 265 Tolueno 91 Denlo 4 Hdrogeno 1552 Metano 1029 Benceno 20 Tolueno 2 Denlo 0 Hdrogeno 2 Metano 7 Benceno 245 Tolueno 89 Denlo 4
Balance de Masa Global: Balance de Masa de Componentes: Relacones de Equlbro: F V + L Fz Vy + Lx y Kx
l Lx K j v l 1 K j
j j K j j l j j j K j v K y L x j j j j j j j j 1
Benceno Perddo en Purga 0.13(20) 2.6 mol/hora Tolueno Perddo en Purga 0.13(2.0) 0.26 mol/hora
2 4 2 4
n-c5 n-c5 n-c5 n-c6 n-c7 I n-c6 I I n-c5 I I n-c6 n-c7 I n-c6 n-c7 n-c7
Secuencas Columna 1 Columna 2 Columna 3 1 A/BCD B/CD C/D 2 A/BCD BC/D B/C 3 AB/CD A/B C/D 4 ABC/D A/BC B/C 5 ABC/D AB/C A/B B/CD C/D A B C D A/BCD BC/D B/C AB/CD A/B C/D ABC/D A/BC B/C AB/C A/B
1 A/BCDE B/CDE C/DE D/E 2 A/BCDE B/CDE CD/E C/D 3 A/BCDE BC/DE B/C D/E 4 A/BCDE BCD/E B/CD C/D 5 A/BCDE BCD/E BC/D B/C 6 AB/CDE A/B C/DE D/E 7 AB/CDE A/B CD/E C/D 8 ABC/DE A/BC D/E B/C 9 ABC/DE AB/C D/E A/B 10 ABCD/E A/BCD B/CD C/D 11 ABCD/E A/BCD BC/D B/C 12 ABCD/E AB/CD A/B C/D 13 ABCD/E ABC/D A/BC B/C 14 ABC/DE ABC/D AB/C A/B
No. de Secuencas ( 2( n 1) ) n! ( n 1)! S! n 1
seg pe pe mol M v m G G /, ) / ( 1.5 1.5 3 ρ ρ 0.88(1.5)(3600 ) / 0.88(3600 ) ) / ( 0.88 ) / ( 3 m G m M F v h mol F v seg pe Q A ρ ρ 4 1/ 2 1/ 2 1/ 0.0164 0.88 4 4 m G T M F v Q A D ρ π π
α k ( 1 q) F α φ k α k d Vmn ( Rmn + 1) D α φ k αk α φ k b V mn R mn B α k Volatldad relatva de con respecto a k φ Varable a determnar, d, b Flujos molares de componentes F, D, B Flujos molares totales q Fraccón del almento que se une a la corrente líquda en el plato de almentacón R mn Relacones de relujo mínmas mn, R V mn,v mn Flujos mínmos de vapor
αk αk αk d + b ( 1 q) F α φ α φ α φ k k k V mn αk d α φ k (1 q) F αk b α φ k Para los componentes,, no claves Flujo mínmo de vapor margnado del componente α k αk αlk + α 2 hk
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES MEZCLA TERNARIA ALIMENTO: COMPOSICION: 20% n-c5; 30% n-c6; 50% n-c7 FLUJO: 10 mol/s CONDICION: Punto de burbuja OBJETIVO: Obtener por destlacón tres productos en sus puntos de burbuja con composcones del 99% n-c5, 99% n-c6 y 99% n-c7, respectvamente ASIGNACION: Determnar la secuenca, drecta o ndrecta, de dos columnas de destlacón smple con las que se consga el objetvo propuesto con un menor costo total.
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES MEZCLA TERNARIA PROPIEDADES Propedad n-pentano n-hexano n-heptano Peso mol 72.151 86.176 100.205 T. de ebullcón, K 309.187 341.887 371.6 T. Crítca, K 469.8 507.9 540.2 P. Crítca, bar 33.3 29.3 27.0
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES MEZCLA TERNARIA CALCULOS FLASH HYSYS (UNIQUAC Ideal) Condcón Fraccón de vapor Temperatura K Constantes de Equlbro n-c5 n-c6 n-c7 Volatldad Relatva n-c5 / n-c7 Volatldad Relatva n-c6 / n-c7 Burbuja 0 341,6 2,466 L-V 0,5 351,3 2,779 0,948 0,445 5,54 2,13 1,238 0,597 4,65 2,07 Rocío 1,0 357,4 3,242 1,424 0,687 4,72 2,07
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES MEZCLA TERNARIA n-c5 n-c5 n-c5 n-c6 n-c7 I n-c6 II II n-c5 n-c6 n-c7 I n-c6 n-c7 n-c7 (a) (b) Fgura 1. Secuenca (a) drecta y (b) ndrecta
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DE COLUMNAS SIMPLES BALANCES DE MATERIA Balances de componentes I ( n C5) + II ( n C5) 2 mol / s ( n C6) + ( n C6) + ( n C6) I II III II ( n C7) + III ( n C7) 5 mol / s 3 mol / s
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DE COLUMNAS SIMPLES RELACIONES INICALES Especcacones ncales de productos Producto I: I ( n C5) 99 I ( n C6) 5 990 5 ( n C7) II ( n C6) 990 Producto II: II ( n C5) II ( n C6) II Producto III: III ( n C7) 99 III ( n C6)
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DE COLUMNAS SIMPLES FLUJOS Y COMPOSICIONES DE PRODUCTOS Componentes Producto I mol/s Producto I % mol Producto II mol/s Producto II % mol Producto III mol/s Producto III % mol n-c5 1,985 0,990 0,015 0,005 0,000 0,000 n-c6 0,020 0,010 2,930 0,990 0,050 0,010 n-c7 0,000 0,000 0,015 0,005 4,985 0,990 Total 2,005 1,000 2,960 1,000 5,035 1,000
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES FLUJOS MINIMOS DE VAPOR METODO DE UNDERWOOD Columna I: Almento en el punto de burbuja ( q 1) Ec. (1) 5.54 2.13 1 (2mol/ s) + (3mol/ s) + (5mol/ s) (1 1)( 10mol/ s) 5.54 φ 2.13 φ 1 φ Resolvendo: φ [ 3.68, 1.43] Columna I: Flujo mínmo de vapor Ec. (2) V 5.54 2.13 (1.985mol/ s) + (0.02mol/ s) 5.54 3.68 2.13 3.68 mn 4.02 mol/ s
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES FLUJOS MINIMOS DE VAPOR METODO DE UNDERWOOD Columna II:Almento en el punto de burbuja ( q 1) Ec. (1) 5.54 (0.015 5.54 φ mol / s) + 2.13 (2.98 2.13 φ mol 1 / s) + (5 mol 1 φ / s) 0 Resolvendo para los componentes claves: φ [ 1.50] Columna II: Flujo mínmo de vapor Ec. (2) V 5.54(0.015 mol / s) 5.54 1.50 2.13(2.93 mol / s) 2.13 1.50 1(0.015 mol / s) + 1 1.50 mn + 9.9 mol / s Flujo mínmo total de vapor 4.02 + 9.9 13.92 mol/s (S.D)
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA INDIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES FLUJOS MINIMOS DE VAPOR METODO DE UNDERWOOD Columna I: Almento en el punto de burbuja ( q 1) Ec. (1) 5.54 2.13 1 (2mol/ s) + (3mol/ s) + (5mol/ s) (1 1)( 10mol/ s) 5.54 φ 2.13 φ 1 φ Resolvendo: φ [ 3.68, 1.43] Columna I: Flujo mínmo de vapor Ec. (2) V 5.54(2 mol / s) 2.13(2.95 mol / s) 1(0.015 mol / s) + + 5.54 1.43 2.13 1.43 1-1.43 mn 11.64 mol / s
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA INDIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES FLUJOS MINIMOS DE VAPOR METODO DE UNDERWOOD Columna II:Almento en el punto de burbuja ( q 1) Ec. (1) 5.54 (2 mol 5.54 φ / s) + 2.13 (2.95 mol 2.13 φ 1 / s) + (0.015 1 φ mol / s) 0 Resolvendo para los componentes claves: φ [ 3.36] Columna II: Flujo mínmo de vapor Ec. (2) V 5.54(1.985 mol 5.54 3.36 / s) 2.13(0.02 mol 2.13 3.35 / s) mn + 5.0 mol / s Flujo mínmo total de vapor 11.64 + 5.0 16.64 mol/s (S.I)
Secuenca drecta: DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES FLUJO MINIMO DE VAPOR MARGINADO Flujo mínmo de vapor Secuenca ndrecta: 1 marg nado de n-c7 (5) 1.76 5.54+ 2.13 1 2 mol / s Flujo mínmo de vapor 5.54 marg nado de n -C5 (2) 2.79 2.13+ 1 5.54 2 mol / s Menor lujo mínmo de vapor margnado: S.D
Alcohol Flujo Volatldad relatva Mol/s A 1 4.3 B 0.5 4.0 C 1 3 D 7 2 E 10 1
C. Claves A B C D E A/B - - 2.6 6.5 3.2 B/C 5.3 - - 9.3 4.0 C/D 2.4 1.3 - - 6.7 D/E 1.5 0.8 2.0 - -
13,3 6,7 B/CDE C/DE 12,3 8,0 2,0 A/BCDE BC/DE CD/E 18,6 2,8 9,3 AB/CDE BCD/E B/CD 10,4 9,1 1,3 ABC/DE A/BCD BC/D 4,3 14,6 2,6 ABCD/E AB/CD A/BC 3,7 5,4 ABC/D AB/C
Secuenca No. Separacones Flujo margnado Poscón 1 A/BCDE, B/CDE, C/DE, D/E 32,3 14 2 A/BCDE, B/CDE, CD/E, C/D 27,6 13 3 A/BCDE, BC/DE, B/C, D/E 20,3 8 4 A/BCDE, BCD/E, B/CD, C/D 24,4 11 5 A/BCDE, BCD/E, BC/D, B/C 16,4 6 6 AB/CDE, A/B, C/DE, D/E 25,3 12 7 AB/CDE, A/B, CD/E, C/D 20,6 9 8 ABC/DE, A/BC, B/C, D/E 13,0 2 9 ABC/DE, AB/C, A/B, D/E 15,8 5 10 ABCD/E, A/BCD, B/CD, C/D 22,7 10 11 ABCD/E, A/BCD, BC/D, B/C 14,7 4 12 ABCD/E, AB/CD, A/B, C/D 18,9 7 13 ABCD/E, ABC/D, A/BC, B/C 10,6 1 14 ABCD/E, ABC/D, AB/C, A/B 13,4 3