Bioseparaciones

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Instituto Tecnológico de Orizaba “Coloquio de Investigación Multidisciplinaria” Evento Internacional, Septiembre 30-Octubre 01, Orizaba, Veracruz. ____________________________________________________________

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Uso de doble alimentación en columnas de destilación que cuentan con precalentamiento de la alimentación
Dr. Miguel Ángel Vaca Hernández Tecnológicode Estudios Superiores de Ecatepec, Méx. México
mianvaher@gmail.com

M. C. Gabriela González Chávez UPIBI, I.P.N., D.F. México
g_gaby75@hotmail.com Dra. Mariana Bárcenas Castañeda Tecnológico de estudios Superiores de Ecatepec, Méx. México marianab_c@hotmail.com Área de participación: Ingeniería Química

Resumen
Una estrategia recientemente sugerida para reducir los costos de capital y/o deoperación en sistemas de destilación que tienen alimentación parcialmente vaporizada/condensada consiste en dividir la alimentación en dos partes y vaporizar/condensar totalmente una de ellas. En este trabajo se analiza si esta estrategia de dividir la alimentación en dos partes proporciona también ventajas de diseño en columnas de destilación que cuentan con alimentaciones líquidas que sólorequieren precalentamiento, caso común en la práctica industrial. Se muestra que una de las fracciones de la alimentación vaporizará siempre parcial o totalmente si se emplea la misma carga térmica del precalentador de la columna sin división de la alimentación y que la fuerza impulsora de transferencia de masa aumenta, con lo que el número de etapas de separación y/o la relación de reflujo puedendisminuirse para alcanzar purezas específicas en ambos productos de la columna. Estas observaciones se complementan comparando los diseños de columnas de ambos tipos, obtenidos mediante el simulador Aspen Plus, para la separación de mezclas binarias ideales y no ideales de importancia práctica. Se concluye que en sistemas de destilación que separen mezclas que requieren un grado de precalentamientopueden obtenerse importantes reducciones en los costos fijos y/o de operación. Palabras clave: Destilación, doble alimentación, ahorro de energía.

Introducción
La destilación es la operación unitaria preferida para la separación de mezclas en la industria química y de procesos. Es una operación responsable de un parte importante del consumo energético en la industria manufacturera, por lo quecontinúan realizándose esfuerzos de investigación para reducirlo. Wankat y Kessler (1993) describieron una manera de disminuir el consumo de energía en columnas de destilación que cuentan con una alimentación que se vaporiza parcialmente antes de introducirla al equipo. En lugar de ello, la alimentación se divide en dos partes, una de las cuales se vaporiza totalmente, de modo que ahora la columnatenga dos alimentaciones de idéntica composición pero diferente contenido entálpico, tal como se muestra en la figura 1a. Al comparar el desempeño de esta “columna de doble alimentación-entalpía” con el de la columna con alimentación única bifásica, se obtendrán purezas mayores en ambos productos con idénticos reflujo y número de platos, se podrá operar a menores reflujos con idénticos número deplatos y purezas en los productos (Wankat y Kessler, 1993). Recientemente, Wankat (2009) aplicó esta estrategia en sistemas de destilación alimentados con un vapor que se condensa parcialmente y que requiere refrigerantes en el condensador, concluyendo que la estrategia de dividir la alimentación en dos partes trae consigo una disminución en los costos de capital y de operación. Una columna dedestilación con doble alimentación está representada en un diagrama McCabeThiele por tres líneas de operación. La técnica de Wankat y Kessler puede explicarse por el hecho de que línea de operación de la sección intermedia tiene una pendiente menor que la
Orizaba, Veracruz Coloquio de Investigación Multidisciplinaria CIIM-2010 1 Sept. 30 – Oct. 01, 2010

Instituto Tecnológico de Orizaba “Coloquio...
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