Control De Torrre De Destilación

CONTROL TORRE DE DESTILACIÓN
El diseño y control de una columna de destilación es de gran importancia, ya que permite obtener corrientes de producto con la pureza requerida, asegurando que los productos de la columna tengan las concentraciones deseadas ya sea para la venta o para utilización en otros procesos químicos (Bequette, 1998). El modelo dinámico de una columna de destilación secaracteriza por ser multivariable no lineal con interacciones fuertes entre las variables, y sujeto a perturbaciones. Por lo tanto, es necesario implementar control robusto en este proceso.
El control de la torre de destilación debe cumplir los siguientes objetivos:
* El sistema de control debe garantizar que la suma del flujo másico de los productos sea igual al flujo másico de los alimentos encondiciones de estado estacionario.
* El resultado de ajustes en el flujo de proceso debe ser suave y gradual para evitar trastornos en la columna o en el proceso corriente abajo.
* El nivel en una columna, deben ser mantenido entre ciertos límites máximo y mínimo.
* Mantener la concentración del componente clave en un valor especificado; ya sea en la corriente de destilado D o en lacorriente de fondos W. Es quizá el objetivo más importante en el control de una columna de destilación, y por tanto, en ello se centrará la selección de la mejor estrategia de control para la columna.
* Evitar la inundación de la columna.
* Evitar el lloriqueo.

Las posibles perturbaciones del sistema son:
* Velocidades de flujo de alimentación, composición y temperatura.
* Presióndel vapor suministrado.
* Presión del agua de enfriamiento y temperatura de calentamiento.
* Condiciones ambientales, las cuales causan cambios en el reflujo interno.
Balances de materia y energía dinámicos
Suposiciones:
1. La mezcla es binaria e ideal.
2. La presión es constante a lo largo de la torre.
3. La masa retenida en cada etapa es constante.
4. No hay pérdidas decalor, la columna es adiabática.
5. La volatilidad relativa de los componentes es constante a través de la torre.
6. El líquido y el vapor salientes de cada plato están en equilibrio
Gracias a las suposiciones se puede utilizar una sencilla relación de equilibrio vapor-líquido para relacionar la fracción molar de A en el vapor saliente del plato (Yn) con la fracción molar de A en ellíquido saliente del mismo plato (Xn).
yn=αxn1+(α-1)xn

Balance de masa plato n
dMndt=Ln+1-Gn-Ln+Gn+1=Ln+1 -Ln
Donde M es el líquido residual en la etapa n.
El balance del componente A en el plato n es:
d(Mn xn) dt=Ln+1xn+1-Gnyn-Lnxn+Gn+1yn+1
Balance en el plato de alimentación:
dMFdt=LF+1-GF-LF+GF+1+F=LF+1-LF+F
El balance del componente A en el plato de alimentación es:
d(MF zF)dt=LF+1xF+1-GFyF-LFxF+GF+1yF+1+FzF
Balance en el Condensador
dMDdt=G1-Lo-D
El balance del componente A en el condensador es:
d(MD xD) dt=G1y1-Loxo-DxD
Si es un condensador total
d(MD zD) dt=G1y1-(Lo+D)xD
Balance en el Rehervidor
dMWdt=LNp-GNp+1-W
El balance del componente A en el condensador es:
d(MW xW) dt=L1xNp-(GNp+1+W)xW

Control de presión
La presión es uno de los parámetros másimportantes para controlar la calidad del destilado y del subproducto, esto se debe a que la volatilidad relativa de los componentes es función de la presión y por tanto influye significativamente en el grado de separación de los componentes. También es importante evitar un cambio súbito en la presión de la torre, ya que esto puede causar lloriqueo. Existen diferentes configuraciones para controlar lapresión, en este caso se seleccionó controlar la presión manipulando el flujo de refrigerante en el condensador, este lazo es el más utilizado en columnas donde la corriente de alimento no presenta gases inertes o no condensables. Debido a que lo que se está manipulando indirectamente es la transferencia de calor en el condensador, el lazo es ligeramente lento.

Figura 1. Control de Presión....