DISEÑO
Páginas: 12 (2831 palabras)
Publicado: 1 de mayo de 2015
METODO CORTO PARA EL DISEÑO DE COLUMNAS DE DESTILACION TERMICAMENTE ACOPLADA PETLYUK
1. Fundamento Teórico
Cuando se trata de separar una mezcla ternaria o de multicomponentes en tre sus productos, normalmente se usan dos torres de destilación (secuencias convencionales directa e indirecta).
En el caso de la columna compleja- sistema Petlyuk (Fig. 1a) o su equivalente de pared dividida (Fig.1b), la forma de separar los componentes es diferente a los sistemas convencionales. La alimentación se introduce a un pre fraccionador o sección I, el cual hace una separación inicial entre el componente más volátil y el más pesado. La composición del componente intermedio se distribuye entre el domo y el fondo de la sección I.
La columna principal se puede dividir en dossecciones, la sección superior a la corriente de producto S o sección II de las Fig. 1a y 1b, y la sección inferior a la corriente S, o sección III. La sección II tiene una alimentación de vapor saturado y una corriente lateral líquida que es el reflujo de la sección I, mientras que la sección III tiene una alimentación de líquido saturado y una corriente lateral en forma de vapor.Cada una de las secciones de la columna principal realiza una separación entre compuestos adyacentes. Además, si la separación que se realiza en la sección I es lo más perfecta posible, se puede considerar como una separación binaria. Finalmente lo que se obtiene son tres corrientes de productos: el destilado D, la corriente lateral S y el fondo B. Teóricamente se puedealcanzar cualquier pureza deseada en cada uno de los productos. Algunos investigadores han llegado a la conclusión que este sistema ahorra energía debido a que elimina los “retromezclados” que se presentan en las columnas convencionales (Triantafyllou y Smith, 1990; Finn, 1993).
2. Desarrollo del modelo
El sistema Petlyuk (Fig.2a) se simplifica como se muestra en la Fig. 2b. En lasección I, además de la alimentación, se definen los productos netos; el destilado neto es la diferencia entre el vapor que sale por el domo y el líquido que entra, y el fondo neto es la diferencia entre el líquido que sale y el vapor que entra en la parte baja. Las funciones que hacen las etapas de interconexión ahora las hacen el condensador y rehervidor que se presentan en lasección I. Finalmente, la columna principal puede verse como la suma de dos secciones o columnas convencionales, tal que la corriente lateral, S, es la suma de la corriente del fondo de la sección II (B II ) y la corriente de destilado de la sección III ( D III ).
Para nuestro estudio tomamos una alimentación de tres componentes (F1, F2, F3). Se utilizan las ecuaciones de Underwood (1948), Fenske(Henley y Seader, 1990) y Gilliland (1940) con sus respectivas consideraciones.
2.1 Nomenclatura
f : Fracción de recuperación de un componente en el domo- columna, (0 a 1)
q: Condición térmica de la alimentación
B: Flujo del producto en el fondo de la columna, Kg-mol/hr
D: Flujo del producto en el domo de la columna, Kg-mol/hr
F: Flujo de alimentación al sistema, Kgmol/ Hr
L: Flujolíquido en la parte superior a la alimentación de la columna
: Flujo líquido en la parte inferior a la alimentación de la columna, Kg-mol/hr
N: Número de etapas o platos ideales
P: Presión en el domo de la columna, atm
R: Relación de reflujo
V: Flujo de vapor en la parte superior a la alimentación de la columna, Kg-mol/hr
: Flujo de vapor en la parte inferior a la alimentación de la columna, Kg-mol/hrXB: Fracción mol del destilado
XD: Fracción mol del destilado
XF: Fracción mol de la alimentación al sistema símbolos griegos
α :Volatilidades relativas
φ :Raíces de la Ecuación de Underwood Subíndices
i :Referencia al número de componente en la mezcla
cl: Componente clave ligero
cp: Componente clave pesado
2.2 Diseño del prefraccionador (Sección I)
En el caso de la sección I, se deben...
1. Fundamento Teórico
Cuando se trata de separar una mezcla ternaria o de multicomponentes en tre sus productos, normalmente se usan dos torres de destilación (secuencias convencionales directa e indirecta).
En el caso de la columna compleja- sistema Petlyuk (Fig. 1a) o su equivalente de pared dividida (Fig.1b), la forma de separar los componentes es diferente a los sistemas convencionales. La alimentación se introduce a un pre fraccionador o sección I, el cual hace una separación inicial entre el componente más volátil y el más pesado. La composición del componente intermedio se distribuye entre el domo y el fondo de la sección I.
La columna principal se puede dividir en dossecciones, la sección superior a la corriente de producto S o sección II de las Fig. 1a y 1b, y la sección inferior a la corriente S, o sección III. La sección II tiene una alimentación de vapor saturado y una corriente lateral líquida que es el reflujo de la sección I, mientras que la sección III tiene una alimentación de líquido saturado y una corriente lateral en forma de vapor.Cada una de las secciones de la columna principal realiza una separación entre compuestos adyacentes. Además, si la separación que se realiza en la sección I es lo más perfecta posible, se puede considerar como una separación binaria. Finalmente lo que se obtiene son tres corrientes de productos: el destilado D, la corriente lateral S y el fondo B. Teóricamente se puedealcanzar cualquier pureza deseada en cada uno de los productos. Algunos investigadores han llegado a la conclusión que este sistema ahorra energía debido a que elimina los “retromezclados” que se presentan en las columnas convencionales (Triantafyllou y Smith, 1990; Finn, 1993).
2. Desarrollo del modelo
El sistema Petlyuk (Fig.2a) se simplifica como se muestra en la Fig. 2b. En lasección I, además de la alimentación, se definen los productos netos; el destilado neto es la diferencia entre el vapor que sale por el domo y el líquido que entra, y el fondo neto es la diferencia entre el líquido que sale y el vapor que entra en la parte baja. Las funciones que hacen las etapas de interconexión ahora las hacen el condensador y rehervidor que se presentan en lasección I. Finalmente, la columna principal puede verse como la suma de dos secciones o columnas convencionales, tal que la corriente lateral, S, es la suma de la corriente del fondo de la sección II (B II ) y la corriente de destilado de la sección III ( D III ).
Para nuestro estudio tomamos una alimentación de tres componentes (F1, F2, F3). Se utilizan las ecuaciones de Underwood (1948), Fenske(Henley y Seader, 1990) y Gilliland (1940) con sus respectivas consideraciones.
2.1 Nomenclatura
f : Fracción de recuperación de un componente en el domo- columna, (0 a 1)
q: Condición térmica de la alimentación
B: Flujo del producto en el fondo de la columna, Kg-mol/hr
D: Flujo del producto en el domo de la columna, Kg-mol/hr
F: Flujo de alimentación al sistema, Kgmol/ Hr
L: Flujolíquido en la parte superior a la alimentación de la columna
: Flujo líquido en la parte inferior a la alimentación de la columna, Kg-mol/hr
N: Número de etapas o platos ideales
P: Presión en el domo de la columna, atm
R: Relación de reflujo
V: Flujo de vapor en la parte superior a la alimentación de la columna, Kg-mol/hr
: Flujo de vapor en la parte inferior a la alimentación de la columna, Kg-mol/hrXB: Fracción mol del destilado
XD: Fracción mol del destilado
XF: Fracción mol de la alimentación al sistema símbolos griegos
α :Volatilidades relativas
φ :Raíces de la Ecuación de Underwood Subíndices
i :Referencia al número de componente en la mezcla
cl: Componente clave ligero
cp: Componente clave pesado
2.2 Diseño del prefraccionador (Sección I)
En el caso de la sección I, se deben...
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