Diseño de torre de destilacion

DISEÑO DE UNA COLUMNA DE DESTILACION DE MULTICOMPONENTES PARA SEPARAR N-PENTANO, N-HEXANO, N-HEPTANO Y N-OCTANO.

Sandy Chico Marín, Cristhian Florez Fonseca.
0230820028, 0230820029
Universidad de Cartagena, Facultad de ingeniería
Programa de Ingeniería Química
Cartagena, Bolívar, Colombia
Diciembre-2011

Resumen

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Se hizo el diseño deuna columna de destilación de multicomponentes para llevar obtener n-hexano y heptano con un grado de pureza de 0.897 y 0.879 respectivamente siguiendo el algoritmo de un método abreviado aproximado para la detilacion de multicomponentes, en el cual se empezó por hallar el balance de materia luego la temperatura de burbuja, se prosiguió a usar la ecuación de Fenske para estimar el numero minimode etapas teoricas como una primera tentativa, después se utilizo la ecuación de Underwood para hallar la realacion de reflujo minima, siguiendo el algoritmo se determinaron los puntos de burbuja y rocio, luego se estimo la relación de reflujo optimo, se prosiguio a usar la correlacion de gilliland para el calculo del numero de etapas reales, para luego poder estimar la ubicación de la etapa optimade alimentación, para este diseño también se utilizaron graficos con datos experimentales para determinar datos de equilibrio, estos anteriores fueron encontrados en la literatura, con el fin de simplificar cálculos se hicieron ciertas asunciones durante el diseño tales como que la volatilidad relativa es constante , el flujo es constante en toda la columna y los componentes claves y los noclave tienen una diferencia suficiente mente grande de volatilidades relativas como para asumir que los componentes no clave están no distribuidos.
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Palabras claves: Destilacion multicomponente, Volatilidad relativa,
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1. Introducción
Ladestilación es una operación muy común en el campo de la ingeniería química, que se utiliza para separar los componentes de una solución, esta depende de la distribución de las sustancias entre una fase gaseosa y una fase liquida. En la mayoría de las industrias productoras de materias primas a nivel mundial, es muy común e importante la operación de destilación y en su mayoría, las separacionesrealizadas a partir de esta, son de multicomponentes. En las mezclas binarias es muy común el uso de los procedimientos graficos, tales como el de Mc cabe thiele, Para el calculo de numero de etapas necesarias para lograr una separación especifica de los componentes. Pero para esto también existen métodos cortos que relacionan una serie de parámetro importantes para el diseño de una torre dedestilación de multicomponentes. Para el diseño de una columna de destilación para separar n-pentano, n-hexano, n-pentano, n-octano el método de diseño de FUG ofrece una aproximación bastante buena, este consta de la ecuación de Fenske, la cual sirve para calcular el numero minimo de etapas teoricas, la ecuación de underwood, con esta se determina la relación de reflujo minimo y la ecuación deguilliland con la cual se halla el numero de etapas teoricas.

Tabla 1. Condiciones de entrada y requerimiento de productos
Flujo de entrada (F) | 1000kmol/h |
Composición de entrada (Zf) | XFC5= 0.04, XFC6= 0.4, XFC7= 0.5, XFC8= 0.06 |
Presión | 1 atm |
Condicion térmica | Liquido saturado (q=1) |
Fracciones a recuperar | XC6= 0.897, XC7= 0.879 |

2. PROCEDIMIENTO
3.1Balance de materia
Se hizo un balance molar para cada componente, destacando el N-HEXANO como el clave ligero (CL) y el N-HEPTANO como el clave pesa (CP). Para hallar las composiciones del destilado y el fondo se utilizaron las siguientes ecuaciones, Asumiendo un F(flujo molar de alimentación)=1000kmol/h, en donde D es el flujo molas en el destilado y B el correspondiente al fondo.
F=D+B=1000...