Parcial

Parcial 2 Operaciones de transferencia de masa
Camilo Cuervo, Andrés Sánchez, Andrea González, Angélica Mora
a) Con relación de reflujo mínima

Cuando una columna de rectificación trabaja a reflujo mínimo la recta operativa corta a la curva de equilibrio en algún sector de la columna. Esto supone que las corrientes que se cruzan en dicho punto se encuentran en equilibrio. Por tanto,desaparece la fuerza impulsora, y no hay transferencia de masa, y por más etapas que se añadan, no se produce cambio en la composición. Es decir, la composición de ese punto no cambia, y se necesitarían infinitos platos para conseguir la separación deseada.

El contacto entre una recta operativa y la curva de equilibrio puede darse en cualquier sector y en cualquier plato de la columna. En cadauno de esos casos la columna se encuentra trabajando a reflujo mínimo, es decir, a una relación de reflujo inferior a la mínima que se requiere para alcanzar las composiciones en el destilado y en el residuo deseado.

Para calcular el reflujo mínimo hay que localizar aquél de todos los posibles mínimos que pueden encontrarse a lo largo de la columna que corresponde a un valor más alto, deesta forma se asegura que trabajando con una relación superior al mayor de los reflujos mínimos, la columna diseñada nunca se encontrará en condiciones de reflujo mínimo.

Para obtener las coordenadas del punto de intersección de la línea de operación de enriquecimiento y la línea q se pueden aplicar las siguientes ecuaciones:




En la relación de reflujo Rm, estas coordenadas sonvalores en el equilibrio, puesto que aparecen sobre la curva de equilibrio.







b) Reflujo total:

Cuando en una columna de rectificación se aumenta la relación de reflujo, la pendiente de la recta operativa de enriquecimiento va aumentando, hasta que para valores Lo/D muy grandes (tendiendo a infinito), la pendiente de ésta y la de todas las demás rectas operativas se hacen la unidad. Enese caso, la construcción del diagrama para el cálculo del número de pisos se realizará entre la diagonal y la curva de equilibrio, dando lugar al mínimo número de pisos necesarios para llevar a cabo una separación dada. Este es un caso límite pues en estas condiciones no se extrae destilado (D = 0) ni residuo (R = 0); por tanto, no se puede alimentar la columna (A = 0). Sin embargo, es un datoque permite evaluar los límites de operación de una columna y permite determinar eficacias globales de una columna de rectificación.
Cuando las líneas de operación se alejan de la curva de equilibrio al aumentar la relación de reflujo, el número de platos teóricos para realizar una separación son menos.

Esta operación se logra recirculando nuevamente como reflujo todo el producto principal dela columna y rehirviendo todo el producto residual. La destilación a reflujo total se aproxima a una serie de destilaciones diferenciales obteniéndose tantas separaciones de equilibrio como platos teóricos en la columna.

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 lacolumna, 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. La experiencia ha demostrado que el valor óptimo de la relación de reflujo se encuentra en un intervalo dado por:


Una regla de diseño sugiere que se asigne, para una separación deseada, una relación de reflujo de 1.2 vecesla mínima.
Además también se debe tener en cuenta que el reflujo total en una columna de rectificación se utiliza bajo ciertas circunstancias:
Cuando se necesita cambiar algún dispositivo que está fallando en la línea de la alimentación, producto de fondo y/o tope, a corto plazo.
Cuando el nivel del líquido en el tanque disminuye hasta cierto nivel que podría provocar que la bomba Cavite....