Síntesis i optimización de sistemas de separación

Escola Universitària d’Enginyers Tècnics Industrials de Barcelona

Ingeniería de
procesos y
producto
Entrega 5: Síntesis i optimización de sistemas de separación

Mercè Alba Mora
28/10/2014

Ingeniería de procesos y producto
Entrega 5: Síntesis i optimización de sistemas de separación
Mercè Alba Mora

Índice
Problema....................................................................................................................................... 3
Pregunta 1 ................................................................................................................................. 3
Pregunta 2 ................................................................................................................................. 5
Apartado2.1.......................................................................................................................... 5
Apartado 2.2.......................................................................................................................... 6
Apartado 2.3.......................................................................................................................... 7
Pregunta 3................................................................................................................................. 8
Pregunta 4 ................................................................................................................................. 8
Pregunta 5................................................................................................................................. 9
Pregunta 6 ............................................................................................................................... 11
Pregunta 7 ............................................................................................................................... 11
Pregunta 8............................................................................................................................... 12
BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 13
ANEXO: Repartición de tareas..................................................................................................... 14

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Ingeniería de procesos y producto
Entrega 5: Síntesis i optimización desistemas de separación
Mercè Alba Mora

Problema
Sea una mezcla de 5 hidrocarburos ligeros (Tabla 1) que se desean separar utilizando un tren
de columnas de destilación, obteniendo una recuperación del 98% de componentes clave en
cada una de las separaciones (excepto para la pregunta 6).
Tabla 1. Hidrocarburos a separar.

Simbología
A
B
C
D
E

Nombre
Componente
Propano
i-Butanon-Butano
i-Pentano
n-Pentano

Punto de ebullición
(ºC)
-42.00
-11.00
-0.50
27.88
36.06

Volatilidades

Composición

7.98
3.99
3.00
1.25
1.00

0.05
0.15
0.25
0.20
0.35

Pregunta 1
Determine una función objetivo razonable para evaluar el coste asociado a esta separación,
y estime los parámetros necesarios.
FUNCIÓN OBJETIVO
La función objetivo a minimizar:
[1]Inversión
La inversión en este caso, para no complicar el proceso de optimización, se escogió la inversión
referente los gastos propiciados por las columnas, esta inversión viene dada por la siguiente
ecuación:

[2]
Donde:





Cc: Coste columna
Dc: Diámetro de la columna en m.
N: Número de platos.
η: Eficacia de la columna.

El diámetro de la columna viene definido por la ecuaciónde Heaven siguiente:

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Mercè Alba Mora

[3]
Donde:





P es la presión de la columna en atm.
D es el caudal de destilado en kgmol/h.
R es la relación de reflujo.
Tdv es la temperatura de rocío del vapor en el condensador en K.

Sí substituimos la ecuación 2 en la ecuación 1,...