Destilación

OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE MASA Método de McCabe-Thiele
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Aplica para sistemas binarios. Es un método gráfico simplificado que solo toma en cuenta balances de materia. Supone flujos constantes de vapor y líquido en cada sección de la columna. Se trabaja en el diagrama composición-composición.

1. ANALISIS DE LA SECCION ENRIQUECEDORA.

Esta sección la conforman las etapas queestán entre la etapa de alimentación y el condensador. Para conocer el comportamiento de la sección enriquecedora, se plantea un balance de materia global desde el condensador hasta una etapa típica i en esa sección (suponiendo flujos constantes L y V): V= Balance de materia / A: V yA =

Rearreglando la ecuación:

yA =

Que es una línea recta con una pendiente (L/V) y una intersección con eleje (DxD/V). Esta se representa en el diagrama de equilibrio xA vs. yA de la siguiente forma:

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A la ecuación anterior se le conoce como recta de operación de las sección enriquecedora y como ya se mencionó, describe las condiciones de operación en la parte superior de la columna. Por otra parte, los condensadores generalmente soyintercambiadores de calor de tubo y coraza. Convencionalmente el refrigerante va por dentro de tubos. El condensador se puede colocar arriba del nivel de la torre para que el reflujo fluya por gravedad, pero por facilidad de limpieza y construcción es más fácil ubicarlo a nivel del suelo. El medio de enfriamiento más utilizado es agua aunque para destilados muy volátiles se utilizan refrigerantes abajas temperaturas. Existen dos posibles esquemas de operación para la parte superior de la columna, dependiendo del tipo de condensador utilizado. (a) Condensador Total. Un condensador total remueve todo el calor latente del vapor destilado, de tal manera que el reflujo y el destilado son líquidos en el punto de burbuja o ligeramente subenfriados. Como su nombre lo indica, en este modo deoperación, todo el vapor que entra al condensador cambia de fase. Una vez hecho esto, se separa la fracción de flujo que se desea recircular y el resto sale como producto del destilado. Debido a que en el condensador total el vapor cambia de fase totalmente, el proceso ocurre a composición constante, por lo tanto: yA1 = xA0 =

El trazo de las etapas en la sección enriquecedora con condensador total seilustra en la figura:
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(b) Condensador Parcial. Los condensadores parciales se utilizan cuando se desea tener un destilado en fase vapor, o bien cuando la mezcla a destilar tiene un bajo punto de ebullición que hace difícil la condensación. Como su nombre lo indica, en este modo de operación, parte el vapor que entra al condensador cambia defase. Solamente se condensa lo que se va a recircular y el destilado sale en fase vapor. Como en el condensador parcial hay un contacto entre las fases líquido y vapor, el proceso ocurre a temperatura constante, y hay un equilibrio líquidovapor en el aparato, por lo tanto:

yA1 = xA0 = yD pero: yD esta en equilibrio con

El trazo de las etapas se ilustra enseguida:

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(c) Relación de Reflujo (R). La relación de recirculación, llamada razón de reflujo (R = L0/D) es la variable de operación más importante en columna de destilación por lo que es necesario visualizarlo en el diagrama xA vs yA. Del balance de materia sobre A en un plato de la sección enriquecedora, y Ai +1 = L x Ai D x D + V V

pero como V= Tenemos que y Ai+1 = L x Ai D xD + (L + D ) (L + D )

Sustituyendo R =

yAi+1 =

R xAi + (R+1 )

En un diagrama xA vs yA vemos que :
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Al aumentar R la pendiente

y al disminuir R la pendiente

2. ANALISIS DE LA SECCION AGOTADORA.

La sección agotadora está formada por los platos inferiores al plato de alimentación y por el reboiler. Para...