Sistemas multicomponentes
Páginas: 10 (2329 palabras)
Publicado: 10 de marzo de 2011
SISTEMAS DE MULTICOMPONENTES
Muchas de las destilaciones en la industria emplean más de dos componentes. No obstante que los principios establecidos para soluciones binarias se aplican generalmente a estas destilaciones, se introducen nuevos problemas de diseño que requieren consideración especial.
Un principio importante que debe acentuarse es que un único fraccionador no puede separar másde un componente en forma razonablemente pura a partir de una soluci6n de varios componentes, sino que se requerirá un total de n-1 fraccionadores para lograr la separación completa de un sistema de n componentes.
Los principios generales de diselño de los fraccionadores de multicomponentes son los mismos en muchos aspectos que aquellos para sistemas binarios, pero la escasez de adecuados datosen el equilibrio vapor-líquido impone severas restricciones a su aplicación. Estos datos se necesitan especialmente para líquidos no ideales; debe acentuarse el peligro de tratar nuevos diseños sin los datos adecuados de equilibrio o sin los estudios en planta piloto para estas soluciones. Otro serio problema que aún no se resuelve son los métodos inadecuados de manejar la eficiencia de losplatos en los sistemas de multicomponentes.
Puesto que los cálculos del diseño implican métodos prolongados al tanteo, las computadoras de alta velocidad se emplean con mucha frecuencia. Sin embargo exepto en casos extraordinarios los cálculos pueden realizarse manualmente lo cual tal vez sea necesario solo cuando se van a hacer unos cuantos diseños.
A continuación, se van a realizar loscálculos manualmente; así se tendrá, de todas maneras, una introducción a los métodos computacionales.
El procedimiento de diseño más seguro es el de Thiele y Geddes. Este método supone que, para una alimentación dada, se conocen desde el principio el número de platos, la posici6n del plato de alimentación, la relación líquido/vapor y la temperatura en cada plato; en consecuencia, procede a calcular elproducto destilado y el residuo resultante. Por supuesto, en la mayoría de los casos, al principio de los cálculos se desconocen las cantidades necesarias. El esquema que se señala aqui empieza por obtener, con un minimo de pruebas, la información necesaria para utilizar el método Thiele-Giddes, que entonces proporciona el diseño final. Se han elaborado técnicas de computación de alta velocidadmediante la agrupación de ecuaciones en etapas en el equilibrio y resolviendo iterativamente por etapa, con base en el método de Lewis y Matheson y el de Thiele y Geddes. Hace poco se preparó, especialmente para alimentación múltiple, un esquema para agrupar las ecuaciones para cada componente.
Sobre las limitaciones de las especificaciones
Inicialmente se va a suponer que ya se establecieronal menos las siguientes especificaciones:
1. Temperatura, presión, composición y flujo de la alimentación.
2. Presión de la destilación (con frecuencia fijada por la temperatura del agua disponible de enfriamiento, con la cual debe poderse condensar el vapor destilado para proporcionar el reflujo).
3. La alimentación se va a introducir en el plato que tenga como resultado elnúmero total menor de platos (localización óptima del plato de alimentación).
4. Pérdidas de calor (aun si se supone que son cero).
En estas condiciones, se ha demostrado que sólo le quedan al diseñador tres puntos adicionales que puede especificar. Escogidos los tres, todas las demás características del fraccionador quedan fijas. El diseñador sólo puede calcular cuáles serán;arbitrariamente puede asignarles valores provisionales, con el fin de realizar los cálculos por prueba y error y verificarlos posteriormente. De la siguiente lista puede escogerse los tres puntos; cada uno de los puntos cuenta por uno:
1. Número total de platos.
2. Relación de reflujo.
3. Relación del rehervidor, o sea, relación entre el vapor producido por el rehervidor y el residuo...
Muchas de las destilaciones en la industria emplean más de dos componentes. No obstante que los principios establecidos para soluciones binarias se aplican generalmente a estas destilaciones, se introducen nuevos problemas de diseño que requieren consideración especial.
Un principio importante que debe acentuarse es que un único fraccionador no puede separar másde un componente en forma razonablemente pura a partir de una soluci6n de varios componentes, sino que se requerirá un total de n-1 fraccionadores para lograr la separación completa de un sistema de n componentes.
Los principios generales de diselño de los fraccionadores de multicomponentes son los mismos en muchos aspectos que aquellos para sistemas binarios, pero la escasez de adecuados datosen el equilibrio vapor-líquido impone severas restricciones a su aplicación. Estos datos se necesitan especialmente para líquidos no ideales; debe acentuarse el peligro de tratar nuevos diseños sin los datos adecuados de equilibrio o sin los estudios en planta piloto para estas soluciones. Otro serio problema que aún no se resuelve son los métodos inadecuados de manejar la eficiencia de losplatos en los sistemas de multicomponentes.
Puesto que los cálculos del diseño implican métodos prolongados al tanteo, las computadoras de alta velocidad se emplean con mucha frecuencia. Sin embargo exepto en casos extraordinarios los cálculos pueden realizarse manualmente lo cual tal vez sea necesario solo cuando se van a hacer unos cuantos diseños.
A continuación, se van a realizar loscálculos manualmente; así se tendrá, de todas maneras, una introducción a los métodos computacionales.
El procedimiento de diseño más seguro es el de Thiele y Geddes. Este método supone que, para una alimentación dada, se conocen desde el principio el número de platos, la posici6n del plato de alimentación, la relación líquido/vapor y la temperatura en cada plato; en consecuencia, procede a calcular elproducto destilado y el residuo resultante. Por supuesto, en la mayoría de los casos, al principio de los cálculos se desconocen las cantidades necesarias. El esquema que se señala aqui empieza por obtener, con un minimo de pruebas, la información necesaria para utilizar el método Thiele-Giddes, que entonces proporciona el diseño final. Se han elaborado técnicas de computación de alta velocidadmediante la agrupación de ecuaciones en etapas en el equilibrio y resolviendo iterativamente por etapa, con base en el método de Lewis y Matheson y el de Thiele y Geddes. Hace poco se preparó, especialmente para alimentación múltiple, un esquema para agrupar las ecuaciones para cada componente.
Sobre las limitaciones de las especificaciones
Inicialmente se va a suponer que ya se establecieronal menos las siguientes especificaciones:
1. Temperatura, presión, composición y flujo de la alimentación.
2. Presión de la destilación (con frecuencia fijada por la temperatura del agua disponible de enfriamiento, con la cual debe poderse condensar el vapor destilado para proporcionar el reflujo).
3. La alimentación se va a introducir en el plato que tenga como resultado elnúmero total menor de platos (localización óptima del plato de alimentación).
4. Pérdidas de calor (aun si se supone que son cero).
En estas condiciones, se ha demostrado que sólo le quedan al diseñador tres puntos adicionales que puede especificar. Escogidos los tres, todas las demás características del fraccionador quedan fijas. El diseñador sólo puede calcular cuáles serán;arbitrariamente puede asignarles valores provisionales, con el fin de realizar los cálculos por prueba y error y verificarlos posteriormente. De la siguiente lista puede escogerse los tres puntos; cada uno de los puntos cuenta por uno:
1. Número total de platos.
2. Relación de reflujo.
3. Relación del rehervidor, o sea, relación entre el vapor producido por el rehervidor y el residuo...
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