Destilacion

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Departamento de Tecnológica Química.
PNF. Ing. Procesos Químicos.
Operaciones Unitarias II.

Destilación Multicomponentes.

Introducción.
La destilación como proceso de separación de mezclas liquidas homogéneas es el más difundido a nivel industrial, ya que es el proceso de separación mas estudiado, el más económico y por tanto, el más desarrollado tecnológicamente. El empleo de calorcomo medio de separación hace que el estudio de la destilación sea relativamente sencillo.

La destilación es utilizada cuando el grado de separación logrado por una vaporización parcial o una condensación parcial en una etapa resulta inadecuado, debido a que las diferencias en volatilidades entre las especies de la mezcla de alimentación no es suficientemente grande. Se puede lograr una separaciónsatisfactoria por medio de destilación multietapa, sin necesidad de añadir un agente de separación de masa.

La destilación involucra múltiples contactos entre las fases liquidas y vapor que fluyen en contracorriente. Cada contacto consiste en el mezclado de las dos fases para promover la rápida distribución de las especies por transferencia de masa, seguido de la separación de fases. Loscontactos son a menudo hechos en platos horizontales en un arreglo vertical en una columna. El vapor, mientras fluye hacia arriba en la columna, se va enriqueciendo con las especies más volátiles.

El liquido, por su parte, mientras fluye hacia abajo en la columna se enriquece con las especies menos volátiles. La alimentación a la columna de destilación se hace en un plato intermedio, casi siemprecerca de la parte media de la columna. La parte de la columna que se encuentra por arriba de la alimentación se denomina sección de enriquecimiento o de rectificación, y la parte por debajo de la alimentación es llamada sección de agotamiento.
En la industria, muchos de los procesos de destilación incluyen la separación de más de dos componentes. Los principios generales del diseño de las torres dedestilación de multicomponentes son iguales en muchos aspectos a los de los sistemas binarios, en el cual se tiene un balance de masa para cada componente de la mezcla de multicomponentes. Los balances de entalpia o calor que se realizan son muy semejantes a los del caso binario. Los datos de equilibrio se usan para calcular los puntos de ebullición y de roció y también se utilizan los términosde reflujo mínimo y reflujo total como casos limitantes.

Mezclas de Multicomponentes.
El proceso puede llevarse a cabo a presión constante, en cuyo caso la temperatura aumentara a medida que la destilación progrese, o bien a temperatura constante, haciendo disminuir gradualmente la presión.
En el caso en que se conozca la razón de equilibrio Ki (caso frecuente para mezclas de hidrocarburos),el equilibrio se puede expresar por medio de la ecuación yi = ki xi , y la ecuación se puede expresar como:

Una simplificación del problema consistiría en utilizar un valor medio constante de ki en el proceso de destilación, de este modo se obtendría:

O bien:

Donde kim es el valor constante de la razón de equilibrio. Para calcular este valor medio es necesario conocer kio (a latemperatura de burbuja de la mezcla inicial) y kif (a la temperatura de burbuja de la mezcla final), si se trabaja a presión constante.
Suponiendo, además, que ki sea solo función de T y conocida la composición de la mezcla inicial, la temperatura de burbuja se puede calcular y por tanto, se puede obtener el valor de kio. Para el cálculo de kif el problema se complica puesto que no se conoce lacomposición final completa de la mezcla, solo en todo caso la xif. Así habrá que proceder por tanteos, habiendo dos posibilidades:
a) Se conoce Xif

b) Se conoce Lf y se desconoce Xif

La destilación simple abierta diferencial, tanto para mezclas binarias como para mezclas multicomponentes, no puede seguir más que un camino en el espacio del equilibrio liquido-vapor, precisamente el marcado por...
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