Diseño De Columnas

PROCESOS DE SEPARACIÓN I
Tema 5. Eficiencia y capacidad

Prof. María G. Caetano P. ENE-MAR 2010

COLUMNAS DE PLATOS

Ejemplo de un plato en una columna de destilación

COLUMNAS DE PLATOS
1. En las columnas de platos la operación se lleva a cabo en etapas.
2. El plato va a proporcionar una mezcla íntima entre las corrientes de líquido y vapor.
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3. El líquido pasa deun plato a otro por gravedad en sentido descendente, mientras que el vapor fluye en sentido ascendente a través de las ranuras de cada plato, burbujeando a través del líquido.

COLUMNAS DE PLATOS

Al plato se le exige que: 1. Sea capaz de tratar las cantidades adecuadas de líquido y vapor sin una inundación o un arrastre excesivos. 2. Sea estable en su funcionamiento.

3. Resulterelativamente simple en cuanto a instalación y mantenimiento.
4. Tenga una caída de presión mínima.

TIPOS DE PLATOS
Plato de campana de borboteo Ha sido el plato más ampliamente utilizado, las campanas están colocadas sobre unos conductos de subida. Reduce al mínimo el goteo del liquido

Plato perforado
Su construcción es mucho más sencilla, requiriendo la perforación de pequeños agujeros en labandeja. Bajo costo Plato de válvulas Es un intermedio entre los de campanas de barboteo y los platos perforados. La construcción es similar a los de campanas, cada agujero tiene por encima una válvula que se eleva ante el paso del vapor. Tiene mejor capacidad por menos cantidad del liquido

TIPOS DE PLATOS
Normalmente el tipo de plato más empleado es el plato perforado, debido principalmente asu economía. Si se requiere una mayor flexibilidad entonces se hará uso de los platos de válvulas; actualmente los platos de barboteo aparecen únicamente en los casos en que es necesario controlar el tiempo de residencia para que se dé una determinada reacción química o si el flujo de vapor es insuficiente y se produce un goteo del líquido.

Plato de campana de borboteo

Diferentes tipos deválvulas

Parámetros más importantes en el diseño de columnas de platos

Diámetro

Altura

Número de platos

Eficiencia de los platos

Depende de las cantidades de líquido y vapor que fluyen a través de la columna por unidad de tiempo.

Depende de la dificultad para garantizar la separación. Por lo general mientras mayor sea el número de platos, mayor es la separación.

Se determinapor diseño mecánico a las condiciones de operación. Ahí se toma en cuenta posibles problemas de canalización, espuma, arrastre, anegamiento, goteo. Se habla de Eficiencia global, eficiencia de plato, y Eficiencia local o de punto.

¿ De qué depende la eficiencia de los platos ?
1. Los componentes a rectificar (influyen las difusividades, interacciones, etc) 2. Flujo de vapor. Al aumentar G, seincrementa veloc. transf. masa pero disminuye tiempo de residencia.

Al acercarse a límites superior e inferior la efic. Cae.

El flujo de gas debe ser relativamente alto para que se disperse todo el líquido, y éste se agite hasta formar una espuma. Pero si G es muy alto, se pueden arrastrar gotas de líquido hasta los platos superiores disminuyendo el cambio de concentración y por ende laeficiencia.

Eficiencia de los platos
CONDICIÓN BENEFICIO PROBLEMA

Profundidad elevada de la piscina de líquido Flujo de gas elevado

Mayor área o tiempo de contacto Buen contacto gaslíquido por excelente dispersión Menor ΔP

Mayor ΔP posible inundación Arrastre de líquido hacia el tope. Mayor ΔP Inundación por arrastre de líquido en los vertederos y bajo contacto con el gas Lloriqueo gotasde líquido empiezan a bajar por los orificios, hay menor dispersión.

Bajo flujo o velocidad de líquido

Bajo flujo de gas

Menor ΔP

Condiciones límites

Operación satisfactoria

Algunos parámetros hidráulicos de dimensionamiento de columnas de platos
 Tamaño de los agujeros: 3 – 25 mm (los más utilizados,

de 5 -10 mm)

 Distancia entre agujeros: 2.5 - 4.5 d0  Espacio...