Destilación de mezclas multicomponentes

CONTENIDO
Introducción. Dificultades del calculo 1. Métodos de cálculo a. Métodos aproximados b. Métodos Rigurosos 2. Componentes claves, claves adyacentes y claves distribuidos 3. Secuencia de columnas 4. Presión de la l 4 P ió d l columna y ti d condensador tipo de d d 5. Métodos aproximados: Fenske-Underwood-Guilliland (FUG) a. R fl j T t l Reflujo Total • • • • Ecuación de Fenske:volatilidad relativa constante Distribución de los componentes no claves Ecuación de Winn’s: Constante de equilibrio Distribución de los componentes no claves claves.
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INTRODUCCIÓN
La destilación de multicomponentes se basa en los mismos principios de equilibrio de fases que la destilación binaria. El diseño o análisis de una torre de destilación de multicomponentes utiliza relaciones deequilibrio y balances de masa y energía (Foust, 1998). Resulta muy practica la resolución de problemas de destilación si el sistema es binario, mediante métodos gráficos y analíticos. Sin embargo, la mayoría de las mezclas que se utilizan en la industria están constituidas por más de dos componentes. En estos casos, no son aplicables los métodos gráficos y una solución analítica es difícil de obtener. Sedispone de métodos cortos, semi-rigurosos y rigurosos de calculo para la resolución de problemas de separación de sistemas multicomponentes. El calculo riguroso es extremadamente complejo e involucra métodos prolongados al tanteo y las computadoras de alta velocidad se emplean con mucha frecuencia (Treybal,1980).
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METODOS RIGUROSOS
Entre los métodos mas utilizados para el análisis decolumnas de destilación para la separación de soluciones ideales y no ideales se pueden mencionar (Holland Ch 2000): (Holland, Ch., Método θ de convergencia: se recomienda para cualquier tipo de destilación, destilación siempre y cuando las mezclas no se desvíen demasiado de las soluciones ideales (método mejorado de Thiele-Geddes). Método de punto de burbuja (BP): se recomienda cuando laalimentación esta constituida por componentes de volatilidad parecida (Método de Admunson-Pontinen modificado). Método de suma de flujos (SR) : se recomienda cuando la alimentación esta constituida por componentes de muy diferente solubilidad o volatilidad (puntos de ebullición alejados). (p j ) Método 2N de Newton-Raphson: este método permite una considerable flexibilidad en la elección de las variablesespecificadas y, ZjCC 3 por lo general, es capaz de resolver todos los problemas.

Los métodos aproximados permiten la determinación del número de p p etapas teóricas como una función de la relación de reflujo, etapas mínimas y reflujo mínimo y, en la práctica son utilizados como diseño preliminar, Entre los métodos aproximados se mencionan: 1. Método de Fenske – Underwood – Gilliland y susvariantes, - Para determinar el reflujo y las etapas necesarias en la destilación de sistemas multicomponentes. 2. Método de Kremser y sus variantes, -P Para separaciones en l que i t i i las intervienen varias cascadas simples en i d i l contracorriente, tales como absorción, agotamiento y extracción liquido – liquido, 3. 3 Método de Edmister -Para separaciones en las que intervienen cascadas encontracorriente con alimentaciones intermedias, tales como destilación. Estos métodos se pueden aplicar fácilmente por medio de cálculos manuales si las propiedades físicas son independientes de la composición. composición

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Comienzo Alimentación Especificada

Algoritmo del método empírico p para una columna de destilación
Fuente: Henley, E. J.; Seader, J. D. 1998 Calcular el número deetapas teóricas para la relación de reflujo j especificada > valor mínimo
Correlación de Gilliland

Especificar las escisiones de dos componentes clave

Estimar las escisiones de los componentes no clave

Determinar la presión de columna y tipo de condensador

Calcular la localización de la etapa de alimentación
Cálculos de punto de burbuja y del punto de rocío

Ecuación Kirkbride b...