Guia Columna De Destilacion En Hysys

22. COLUMNA DE DESTILACION SIMPLIFICADA

1. OBJETIVOS 1.1. Especificar en forma simplificada una columna de destilación 1.2. Estimar un tamaño y desempeño simplificado de una columna de destilación mediante el procedimiento de Fenske-Underwood-Gililand 2. INTRODUCCION Uno de los procedimientos mas usualmente utilizados para obtener estimativos simplificados de número de etapas teóricasrequeridas en una separación por destilación es el propuesto por Fenske, Underwood y Gililand. Correlación de Gililand Gililand (1950) desarrolló una correlación empírica para estimar el número de etapas teóricas requeridas en una destilación, en función del número mínimo de etapas a reflujo total, Nm, la relación de reflujo mínimo, Rm, y la relación de reflujo de operación, R. Posteriormente, H. E.Eduljee, desarrolló una ecuación ajustada a la correlación gráfica de Gililand que fue publicada en la revista “Hydrocarbon Processing” de Septiembre de 1975 y que tiene la siguiente forma:

⎡ ⎛ R − R m ⎞ 0.5688 ⎤ N − Nm = 0 .75 ⎢1 − ⎜ ⎟ ⎥ N +1 ⎥ ⎢ ⎝ R +1 ⎠ ⎦ ⎣
Ecuación de Fenske para calcular el número mínimo de platos

(22.1)

Para sistemas de volatilidad relativa constante, α, Fenske demostróuna ecuación para el número mínimo de etapas a reflujo total en una columna de destilación. Para una mezcla multicomponente, la ecuación de Fenske se expresa en términos de las concentraciones en el destilado, D, y en los fondos, W, de los componentes escogidos como clave liviano, LK y clave pesado, HK, y, además, de la volatilidad relativa del componente clave liviano con respecto a la del clavepesado. La ecuación de Fenske es

Nm

⎡ ⎛ X D , LK ⎞ ⎛ X W , HK ⎟⎜ ln ⎢ ⎜ ⎟⎜ ⎜X ⎢ ⎝ D , HK ⎠ ⎝ X W , LK ⎣ = ln α LK / HK

⎞⎤ ⎟⎥ ⎟ ⎠⎥ ⎦

(22.2)

Escogiendo los componentes claves, especificando sus concentraciones o fracciones de recuperación en el destilado y eligiendo una presión en el tope de la columna para el cálculo de la volatilidad relativa del componente clave liviano conrespecto al clave pesado se puede calcular el número mínimo de etapas con la ecuación (22.2). Conocido éste se pueden calcular las concentraciones o recuperaciones para los otros componentes con sus respectivas volatilidades con respecto al clave pesado con la misma ecuación
Ecuaciones de Underwood para calcular la relación de reflujo mínimo

Para mezclas multicomponentes con volatilidad relativaconstante, la relación de reflujo mínimo en una columna de destilación puede calcularse mediante dos ecuaciones demostradas por Underwood Para el caso de separaciones puntuales, la primera ecuación (22.3) se utiliza para calcular la variable θ, y se toma como solución el valor que se encuentre entre las volatilidades relativas del componente clave liviano y el componente clave pesado

∑α

α i Xi,F = 1− q −θ i =1 i
n

(22.3)

Siendo n, el número de componentes en la mezcla y q, es la condición o calidad del alimento La segunda ecuación de Underwood (22.4) utiliza el valor de θ, calculado con la ecuación (3) para estimar la relación de reflujo mínimo.

∑α

α i X i ,D = 1 + Rm i =1 i −θ
n

(22.4)

Una solución exacta de este par de ecuaciones requiere de un procedimiento deensayo y error
Relación de reflujo de operación

Hay una relación de reflujo óptimo para una separación deseada, porque cuando es mayor que la mínima disminuye el número de etapas requeridas y, por lo tanto, el costo de la columna pero se aumenta el flujo de la fase vapor a través de la columna, lo que aumenta los costos del condensador, rehervidor, agua de enfriamiento y vapor de calentador Laexperiencia ha demostrado que el valor óptimo de la relación de reflujo se encuentra en un intervalo dado por

142

1.03< R / Rm < 1.3

(22.5)

Una regla de diseño sugiere que se asigne, para una separación deseada, una relación de reflujo de 1.2 veces la mínima
3. DESEMPEÑO SIMPLIFICADO DE UNA COLUMNA DE DESTILACION

HYSYS dispone de una columna de destilación simple con reflujo...