Destilación rectificación, Diapositivas de Mecánica de Fluidos

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DESTILACIÓN POR RECTIFICACIÓN O

DESTILACIÓN POR ETAPAS CON

REFLUJO

Procesos de Destilación de importancia

industrial

 - Etileno-etano Componentes Numero típico de platos - Benceno-Tolueno 34, 

• Benceno-etilbenceno - Tolueno-xileno
• Metanol-formaldehido - Cumeno-fenol - Acido acético-agua - Metanol-agua - Etanol-agua - Isopropanol-agua - Propileno-propano

Grados de Libertad

Los grados de libertad se pueden satisfacer con un gran número de combinaciones de variables, pero los casos más utilizados son aquellos que involucran las especificaciones de variables para el diseño, simulación u optimización de las columnas de destilación.

Métodos Rigurosos

Los métodos rigurosos en su mayoría involucran la determinación estricta de temperaturas, presiones, composiciones, flujos de corrientes líquidas y vapor, flujos de calor para cada una de las etapas incluyendo condensador y hervidor. Se distinguen entre sí por el modelo matemático utilizado y variables de iteración, en el agrupamiento de las ecuaciones y en las técnicas de convergencia utilizadas.

• (^) Método Theta
• (^) Método de Wang-Henke
• (^) Método 2N Newton
• (^) Método Global de Newton
• (^) Método inside-out
• Método de relajación Una desventaja a los métodos rigurosos es el requerimiento de un buen estimado inicial para la solución de problemas complejos, puesto que es difícil definir este criterio se ha hecho algo al respecto usando los métodos cortos para generar buenos estimados iniciales.

Material Balance Matrix “ M ”

Stage x 4 x 3 x 2 x 1 Stage 4 (Reboiler) -(B+V 4 K 4 ) (B+V 4 ) Stage 3 (Feed) V 4 K 4 -(V 4 +B+V 3 K 3 ) (V 3 -D) Stage 2 V 3 K 3 V 3 -D+V 2 K 2 (V 2 -D) Stage 1 (Condenser) V 2 K 2 V 2

Métodos Cortos

Los métodos cortos no requieren de una determinación tan rigurosa de variables y esto proporciona la oportunidad de emplear una o varias suposiciones con lo cual se reduce de manera significativa la complejidad de la solución, entre las suposiciones más recurridas en algunos métodos esta el considerar la volatilidad relativa constante o una volatilidad relativa promedio, derrame molar constante, presión constante, etc.

Otros métodos considerar la operación de columnas en los casos límite de reflujo mínimo y reflujo total, dando como resultado métodos muy utilizados para diseños premiminares de torres de destilación.

• (^) Fenske o Underwood: Ecuación para el número mínimo de etapas.
• (^) Underwood , método para la obtención del reflujo mínimo
• (^) Guilliland, correlación para el número de etapas contra la relación de reflujo.

A un cuando los métodos cortos son relativamente fáciles de utilizar, no deben emplearse indiscriminadamente ya que debido a la cantidad de suposiciones no son recomendables para el diseño definitivo de un proceso.

Fenske Equation ( minimum trays – total reflux)

Fenske-Underwood-Gilliland (FUG)

1 / 2 1 , , , , , , 1 , 1 , 1 , 1 min : log log i j N i j avg i j j i i j avg i j j N j i i N where i light key j heavy key K K x x x x N                              

Underwood Equation ( minimum reflux – infinite trays) Fenske-Underwood-Gilliland (FUG)         min , , , , , , 1 1 R x q z i r i r i D i r i r i F              

Método McCabe Thiele

Flujo de vapor y líquido interetapas se mantendrá constante para un conjunto de platos donde no se introduzca la alimentación o no se retire producto, ya que de lo contrario, se alterará la fracción vaporizada () contenida en la alimentación. A esto condición se le llama derrame molar constante y evita la necesidad de emplear el balance de energía.

Con esta suposición se desprecian los calores de mezclado, las perdidas de calor en las etapas y los cambios de calor sensible para el líquido y el vapor, cuando los componentes de la mezcla conforman una mezcla ideal o casi ideal.