transferencia de masa

IV. Revisión Bibliográfica

4.1 Destilación Multicomponente

La destilación como proceso de separación de mezclas líquidas homogéneas es el más
difundido a nivel industrial, ya que es el proceso de separación más estudiado, el más
económico y por tanto, el más desarrollado tecnológicamente. El empleo de calor como
medio de separación hace que el estudio de la destilación sea relativamentesencillo. En la
figura 1 se observa el desarrollo de la destilación con respecto a otras técnicas de separación.

Figura 1. Métodos de separación y su madurez tecnológica y aplicación
(Tomada de Seader, J. D. y Henley, E. J., 2000)

La mayoría de los procesos de destilación a nivel industrial involucran mezclas de más de
dos componentes. Es por esto que el desarrollo de métodos de diseñopara torres de
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destilación es de gran importancia. En la actualidad existen métodos cortos o aproximados y
métodos rigurosos disponibles para el diseño de columnas de destilación.

La destilación es utilizada cuando el grado de separación logrado por una vaporización
parcial o una condensación parcial en una etapa resulta inadecuado, debido a que las
diferencias en volatilidades entrelas especies de la mezcla de alimentación no es
suficientemente grande. Se puede lograr una separación satisfactoria por medio de
destilación multietapa, sin necesidad de añadir un agente de separación de masa.

La destilación involucra múltiples contactos entre las fases líquidas y vapor que fluyen en
contracorriente. Cada contacto consiste en el mezclado de las dos fases para promover larápida distribución de las especies por transferencia de masa, seguido de la separación de
fases. Los contactos son a menudo hechos en platos horizontales en un arreglo vertical en
una columna. El vapor, mientras fluye hacia arriba en la columna, se va enriqueciendo con
las especies más volátiles. El líquido, por su parte, mientras fluye hacia abajo en la columna
se enriquece con las especiesmenos volátiles. La alimentación a la columna de destilación
se hace en un plato intermedio, casi siempre cerca de la parte media de la columna. La parte
de la columna que se encuentra por arriba de la alimentación se denomina sección de
enriquecimiento o de rectificación, y la parte por debajo de la alimentación es llamada
sección de agotamiento.

El vapor de la alimentación asciende por lacolumna, mientras que el líquido desciende. El
líquido es requerido para hacer contactos con el vapor de arriba del plato de alimentación, y
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el vapor es requerido para hacer contactos con el líquido por debajo de la etapa de
alimentación. Frecuentemente, el vapor de la parte superior de la columna es condensado en
un condensador con agua de enfriamiento o un refrigerante para proveer ellíquido requerido
para el contacto de fases, llamado reflujo. De manera similar, el líquido del plato inferior de
la columna es enviado a un rehervidor, donde es calentado por vapor de condensación o
algún medio de calentamiento, para proveer el vapor para el contacto, llamado boilup. Todo
esto se observa en la figura 2.

Figura 2. Esquema de una columna de destilación
(Tomada de Seader, J. D.y Henley, E. J., 2000)

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4.2 Método Corto de Diseño Fenske – Underwood – Gilliland

El uso de métodos rigurosos ha ido ganando terreno en el diseño de columnas simples,
debido al uso de programas computacionales que disminuyen el tiempo de cálculo. A pesar
de esto, los métodos aproximados siguen siendo empleados para diseño preliminar, estudios
paramétricos para establecer condicionesóptimas y para el estudio de síntesis.

El método aproximado de diseño más utilizado es el de Fenske – Underwood – Gilliland
(FUG). Éste supone volatilidades relativas, flujos molares constantes en la torre, pérdidas de
calor despreciables, entre otras cosas. Para alimentaciones de mezclas multicomponentes, es
necesario la especificación de dos componentes claves, su distribución en el...