Operaciones Unitarias II Destilacion Tablas y Correlaciones

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    DESTILACIN

    1. Constantes de equilibrio lquido-vapor para hidrocarburos [Apndice D-2 Foust

    2 ed.]

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    2. Constantes de equilibrio lquido-vapor para hidrocarburos [Tabla D-2d Foust 2

    ed.]

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    3. Constantes de equilibrio lquido-vapor para hidrocarburos, en sistemas de

    hidrocarburos livianos [Fig. 3-14 Perry 7 ed.]

    3.1 Rango de bajas temperaturas

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    3.2 Rango de altas temperaturas

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    4. Diagrama de equilibrio y entalpa-concentracin para el sistema binario

    amonaco-agua a 100 psia [Apndice D-17b Foust 2 ed.]

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    5. Condiciones y dimensiones generales recomendadas para las torres de platos

    [Tabla 6.1 Treybal 2 ed.]

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    6. Dimensiones recomendadas para torres de platos perforados [Tabla 6.2 Treybal

    2 ed.]

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    7. Coeficiente de descarga para flujo de gases en platos perforados [Fig. 14-30

    Perry 7 ed.]

    8. Lloriqueo en platos perforados [Fig. 14-27 Perry 7 ed.]

    9. Factor de aireacin para platos perforados [Fig. 14-32 Perry 7 ed.]

    Estas curvas se ajustan a la

    expresin:

    donde

    1,679F ln 0,269- W

    Q ln 0,0825 L +

    =

    Gh UF =

    La abscisa es la altura de lquido

    sobre el plato: hW+h1. La altura h

    de la ordenada tiene relevancia en

    sistemas espumantes.

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    10. Arrastre fraccionario para platos perforados [Fig. 6.17 Treybal 2 ed.]

    Para el rango de Vn/Vf comprendido en 0,60,9 las curvas de arrastre han sido ajustadas satisfactoriamente

    las siguientes expresiones analticas:

    ( )[ ]( )[ ]28090lnAbs 57930Abs07850

    f

    n2

    2

    V

    V12147lnAbs 29442lnAbs0,1868 expE

    ,,ln,exp

    ,,

    +

    =

    11. Correlacin de Gilliland [Fig. 13.41 Perry 7 ed.]

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    12. Eficiencia global de platos en absorbedores de platos de capucha [Figura 6.24

    Treybal 2 ed.]

    Puede utilizarse con cuidado tambin para aproximaciones para platos perforados y de vlvula.

    13. Eficiencia global de platos en torres de destilacin de platos de capucha para

    hidrocarburos y mezclas similares [Fig. 6.25 Treybal 2 ed.]

    Puede utilizarse con cuidado tambin para aproximaciones para platos perforados y de vlvula.

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    14. Destilacin de mezclas binarias Mtodos analticos

    14.1 Ecuacin de Fenske

    Este mtodo se basa en las ecuaciones del Mtodo grfico de McCabe-Thiele. Con esta

    ecuacin se calcula el nmero mnimo de platos a partir de las condiciones terminales xD

    y xW en funcin de la volatilidad relativa . A continuacin se realiza un anlisis

    comenzando por los platos de la zona de agotamiento.

    Aplicando la definicin de volatilidad relativa al rehervidor (asumido como plato terico)

    resulta:

    ( ) ( )WWWW

    x1y1

    xy

    = o bien

    ( ) ( )WW

    WW

    W

    x1

    x

    y1

    y

    =

    La condicin de platos mnimos se cumple a reflujo total, cuando la LOZA se confunde

    con la lnea de 45. Luego, yW=xN y reemplazando:

    ( ) ( )WW

    WN

    N

    x1

    x

    x1

    x

    =

    Procediendo con el plato N:

    ( ) ( )NN

    NN

    N

    x1

    x

    y1

    y

    =

    Combinando con las dos expresiones anteriores llegamos a:

    ( ) ( )WW

    WNN

    N

    x1

    x

    y1

    y

    =

    Procediendo de esta manera plato a plato hasta el plato 1 (asumiendo condensador total):

    ( ) ( ) ( )WW

    WN21D

    D

    1

    1

    x1

    x

    x1

    x

    y1

    y

    =

    =

    Ahora bien, el producto de las volatilidades relativas calculadas en cada etapa de

    equilibrio puede expresarse como:

    1NWN21

    +>=< .

    La expresin final resulta entonces:

    ( ) ( )WW1N

    D

    D

    x1

    x

    x1

    x

    >=< .

    De una forma similar se calcula la media geomtrica de la volatilidad relativa de un

    componente genrico i respecto del componente clave pesado.

    A continuacin se confirman las estimaciones de las composiciones iniciales supuestas

    (mtodo de Hengstebeck) que aplica la ecuacin de Fenske a los componentes no claves:

    ( )( )

    ( )( )

    WCP

    DCPNmnCPi

    Wi

    Di

    x

    x

    x

    x>=< ,

    Cuando no hay componentes distribuidos entre los claves, esta frmula confirma las

    suposiciones iniciales. Si existe algn componente distribuido, la frmula sirve para

    confirmar la estimacin inicial. Si no se cumple debe comenzarse nuevamente el balance

    y los pasos subsiguientes.

    15.5 Relacin mnima de reflujo

    Para el clculo de la relacin mnima de reflujo se utiliza el mtodo de Underwood:

    =+i

    CPi,

    D iCPi

    mn

    x 1R

    ,

    donde la constante de Underwood se ubica entre CL,CP y la unidad, y se evala segn:

    =i

    CPi,

    F iCPi x q1

    ,

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    El procedimiento de clculo es por prueba y error, con estimaciones de . Cuando la

    alimentacin es lquido en su punto de burbuja, se puede evaluar grficamente a partir

    de la relacin de componentes claves en la alimentacin y su volatilidad relativa.

    15.6 Estimacin del reflujo operativo

    La relacin de reflujo ptima para un sistema dado puede ser obtenida comparando

    costos operativos de energa con costos de capital y luego optimizando ambos. Como

    reglas generales se pueden utilizar los siguientes heursticos:

    R/Rmn N/Nmn

    Bajo nivel de refrigeracin (

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    15.9 Mtodos rigurosos

    Los mtodos presentados hasta este punto sirven para clculos preliminares. Los mtodos

    rigurosos calculan las composiciones plato a plato haciendo balances simultneamente de

    materia y energa. Cuando los calores de vaporizacin de la mezcla se pueden considerar

    constantes, slo es necesario un balance de materia (recordar mtodo de McCabe-Thiele).

    Para este caso se tiene para un plato n de la zona de rectificacin:

    ( ) ( ) in1nin1n xxLyyV = + balance de materia para el componente i

    ( ) ( ) =i

    ini

    i

    in xKy condicin de equilibrio

    Se comienza a partir del plato 1. Si el condensador es total, luego y1=x0 (datos) para cada

    componente. Se supone una temperatura de plato y se evala la relacin de equilibrio:

    ( )( ) ==

    ii

    i1

    i

    i1 1K

    yx

    hasta cumplir esa igualdad que permite calcular x1 para cada componente. Luego con un

    balance de materia en el plato puede determinarse y2 para todos los componentes de la

    corriente. Este procedimiento ha de repetirse con los platos inferiores hasta alcanzar la

    composicin de la corriente de alimentacin.

    Por otro lado, se procede de la misma manera con la zona de agotamiento, partiendo del

    dato xN (composicin de fondo) para cada componente. Combinando los balances de

    masa y la condicin de equilibrio para multicomponentes alcanzamos nuevamente la

    composicin de la corriente de alimentacin.

    En el plato de alimentacin ambas ecuaciones de lneas de operacin se satisfacen

    simultneamente y se cumple:

    ( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )1Rq1xx

    1Rq1xx

    x

    x

    DCPFCP

    DCLFCL

    cinerCP

    CL

    +

    +=

    secint

    15.10 Ubicacin del plato de alimentacin

    Una frmula para el clculo estimado y rpido del plato de alimentacin es la dada por

    Kirkbridge:

    ( )( )

    =

    2

    DCP

    WCL

    FCL

    CP

    a

    r

    x

    x

    x

    x

    D

    W2060

    N

    Nln,ln

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