Eficacias de rellenos: h - Academia Madrid Ingeniería ... · PDF fileDISEÑO DE...

Gabriel Ovejero Escudero Operaciones de Separación (38000335) Tema 10.1

DISEÑO DE COLUMNAS DE RELLENODISEÑO DE COLUMNAS DE RELLENO

Calculados previamente V, LV, L

Faltan por calcular h, Dh, D

Eficacias de rellenos: h

Capacidad de los rellenos: D

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Coeficientes volumétricos de transferencia de materia individuales

Coeficientes volumétricos de transferencia de materia globales

Altura de las unidades de transferencia de materia individuales

Altura de las unidades de transferencia de materia globales

Altura de relleno equivalente a un piso teórico

aKaK LG

lg HH

LTGT HH

akak lg

AEPT

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

aKm

akm

akaK LlgG=+=

11

Coeficientes volumétricos de transferencia de materia

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

PakSVH

gg

)/(=

tll Cak

SLH )/(=

PaKSVH

GGT

)/(=

tLLT CaK

SLH )/(=

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡+= λ

PC

HHH tlgGT ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+=

λ t

glLT C

PHHH

LVm

=λ

Altura de las unidades de transferencia de materia

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

1ln−

=λ

λGTHAEPT

GTHAEPT =

Altura de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Coeficientes de transferencia de materia

++−−= nnM L xx xxE 11

42,0238,0

32

331

32

)/(479,2⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

ρσ

µ

µ

ρ

ρ

µ

µ

ρ

LL

SL

SL

l

LL

L

LS

L

LS

l aa

gDa

SLDa

k

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

ρ

µ

µ

ρ

mlBGG

G

GS

GR

R

g

pP

DaV

VTRk

,

21

31

195,0

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Superficie específica de contacto gas – líquido, a

++−−= nnM L xx xxE 11

182,038,021)/(4⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

σ

σ

ρσ

µ

µ

ρ

L

C

LL

SLC

S

B

LS

L

S

aHaa

SLAaa

0,420,04172,04Triángulos planos

0,200,2019,64Triángulos oblicuos

0,130,1343,76Sillas Intalox

0,000,1329,50Sillas Berl

0,270,1389,94Anillos Bundle

0,000,1325,23Anillos Hy-pack

0,440,13264,84Anillos Pall

0,650,15414,08Anillos Raschig

CBA

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Superficie específica de contacto gas – líquido, a

++−−= nnM L xx xxE 11

392,0

4,0

5,0 )/(66,19 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

µ

ρ

σ

µσ

GS

GR

L

LL

s aVSL

Haa

Bravo y Fair

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de las unidades de transferencia Hg

++−−= nnM L xx xxE 11

Cornell, Knapp y Fair

( ) 5,0

5,011,140,0

20agua

625,0

20agua

08,020agua

/048,33048,0

31

SLScHDH GLL

Lg ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

σ

σ

ρ

ρ

µ

µψ

Sillas Berl

( ) 6,0

5,024,148,0

20agua

75,0

20agua

096,020agua

/048,33048,0

31

SLScHDH GLL

Lg ⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

σ

σ

ρ

ρ

µ

µψ

Anillos Raschig

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++−−= nnM L xx xxE 11

EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

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++−−= nnM L xx xxE 11

EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de las unidades de transferencia Hl

++−−= nnM L xx xxE 11

Cornell, Knapp y Fair

15,05,0

048,3 ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡φ=

ρ

µ HD

CHLL

Ll

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++−−= nnM L xx xxE 11

EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

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++−−= nnM L xx xxE 11

EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

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++−−= nnM L xx xxE 11

EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de las unidades de transferencia Hl

++−−= nnM L xx xxE 11

Cornell, Knapp y Fair

Precisión de las correlaciones de Hg es 75%

La correlación de anillos Raschig sirve para otros tipos de anillos, excepto anillos Pall, cuya eficacia es un 30 – 40% superior

La correlación de las sillas Berl sirve para las sillas Intaloxy McMahon con una precisión del 20%, excepto para caudales muy bajos

La correlación no es útil para rellenos Goodloe y Stedman

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

++−−= nnM L xx xxE 11

Porter y Jenkins

pdAEPT 18=

Frank, Ludwig y Vital

DAEPTD =< :m60,0

m30,0:m30,0 =< AEPTD

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

++−−= nnM L xx xxE 11

Strigle

LHnAEPT µσ +−= ln213,0ln187,0ln

0,64990,56010,7148

0,34970,31000,3817

0,12230,12230,1223

Anillo Pall (metálico)IMTP (metálico)Intalox (cerámico)

2 (#50)1½ (#40)1 (#25)

Tamaño nominal del relleno, innH

1. Destilación atmosférica (0,04 MPa – 0,55MPa)

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

++−−= nnM L xx xxE 11

Strigle

2. Destilación atmosférica (0,04 MPa – 0,55MPa)

0,36 – 0,490,46 – 0,610,55 – 0,76

#25#40#50

AEPT, mTamaño nominal del relleno IMTP

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

++−−= nnM L xx xxE 11

Strigle

3. Destilación a vacío (< 0,04 MPa)

100110130150175

0,220,350,751,53,0

AEPTrelativa, %µL, 103 Pa.s

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

++−−= nnM L xx xxE 11

Strigle

4. Destilación a presión (> 0,55 MPa)a) Agotamiento de H. ligero de H. pesados

6PMln183,037,1 CAEPT L +−=

- 0,1250

+0,162

#25#40#50

C6Tamaño nominal del relleno IMTP

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

++−−= nnM L xx xxE 11

Strigle

4. Destilación a presión (> 0,55 MPa)b) Separación de C3 y C4 a 2,20 MPa y 0,63 MPa, respectivamente

0,41 – 0,460,48 – 0,530,59 – 0,66

#25#40#50

AEPT, mTamaño nominal del relleno IMTP

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EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

Alturas de relleno equivalente a un piso teórico, AEPT

++−−= nnM L xx xxE 11

Factores que afectan a la AEPT

Tipo y tamaño del relleno

Caudales de líquido y vapor

Distribución de las fases

Razón L/V

Presión

Propiedades físicas del sistema

Mojado

Datos de equilibrio

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++−−= nnM L xx xxE 11

EFICACIAS DE RELLENOSEFICACIAS DE RELLENOS

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++−−= nnM L xx xxE 11