Equilibrio Liquido Vapor

Universidad de Alicante. Dpto. Ingeniería Química
Ampliación de Operaciones de Separación. 1. Métodos aproximados

TEMA 1. MÉTODOS APROXIMADOS PARA EL CÁLCULO DE
OPERACIONES
DE
SEPARACIÓN
DE
MEZCLAS
MULTICOMPONENTES
1. INTRODUCCIÓN Y PROBLEMA
La destilación es el principal método para la separación de mezclas, frente al
cuál deben ser contrastados todos los demás. El predominio de ladestilación
sobre otras operaciones unitarias de separación de mezclas, a pesar de su baja
eficiencia termodinámica, obedece a dos razones fundamentales, una de tipo
cinético y otra de tipo termodinámico. Desde el punto de vista cinético, se trata
de la operación que permite la mayor velocidad de transferencia de materia, y
desde el punto de vista termodinámico, hay que destacar que otrasoperaciones
unitarias presentan una eficiencia todavía menor. Por otro lado, muchas de las
operaciones de separación que implican cascadas de etapas de equilibrio se
resuelven mediante la aplicación de los métodos de simulación o de diseño
desarrollados para la rectificación.
Tradicionalmente, el estudio de la rectificación se aborda diferenciando entre el
caso de las mezclas multicomponentes ylas binarias. Esto se justifica, en
primer lugar, por el hecho de que los métodos gráficos, que resultan tan útiles
en el diseño de procesos de destilación de mezclas binarias, no pueden
aplicarse en el caso de mezclas multicomponentes, donde por tanto es
necesario el desarrollo de métodos algebraicos diferentes. Además el
planteamiento del problema también es diferente ya que el número devariables que se puede especificar permite que en el caso de las mezclas
binarias sea posible llegar a conocer con exactitud cuál va a ser la composición
de los productos deseados, mientras que en el caso multicomponente, sólo se
podrá conocer la composición de los dos componentes clave que se pretende
separar. Por tanto no serán directamente aplicables los criterios en que se
basan losmétodos clásicos de Ponchon-Savarit o de McCabe-Thiele, que
deberán ser modificados o sustituidos por otros. Esta es una situación común
para todos los procesos de separación en los que el equilibrio entre las fases
implicadas no pueda representarse gráficamente en un plano (equilibrio líquidovapor en mezclas de más de 2 componentes, equilibrio líquido-líquido en
mezclas de más de tres componentes yequilibrio líquido-gas donde se reparte
más de un componente), aunque como ya se ha dicho, se suele considerar
como referencia el caso líquido-vapor.
Aunque se dispone de métodos rigurosos para la simulación o el diseño de
operaciones de rectificación multicomponente desde los años 30, la resolución
de estos problemas se abordó primero, de forma aproximada, mediante
procedimientos gráficoso analíticos y hasta que no se dispuso de ordenadores
potentes, no se desarrollaron adecuadamente los métodos rigurosos. En la
actualidad no hay ningún tipo de conflicto entre ambos tipos de métodos, y se
combina la velocidad y precisión de los cálculos rigurosos realizados por los
programas de ordenador para la simulación de columnas de rectificación con la

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utilidad analítica y visual de los métodos gráficos, reservándose los métodos
analíticos aproximados para las etapas aproximadas del diseño.
A la hora de plantearse el diseño o el análisis de una columna hay que
considerar los siguientes aspectos:
1. Caudal, composición, presión y temperatura delalimento.
2. Grado de separación deseado entre dos de los componentes.
3. Presión de operación (que ha de ser inferior a la presión crítica de la
mezcla)
4. Pérdida de presión del vapor, especialmente para operaciones a vacío.
5. Razón de reflujo mínima y razón de reflujo de operación.
6. Mínimo número de etapas y número de etapas reales (eficiencia de la
etapa).
7. Tipo de condensador...