Tema 4. Destilación Súbita PDF

 

COMPETENCIAS

DESTILACIÓN SÚBITA

Explicar que es una etapa de equilibrio y porqué no es suficiente para alcanzar la separación deseada

-

Determinar el número de variables de diseño de una etapa de equilibrio operando en continuo -

Resolver el problema de destilación súbita en función de las variables que se hayan elegido como variables de diseño -

Explicar y utilizar las distintas formas en que se dispone de los datos de equilibrio -

Utilizar los diagramas T  –  – x – y y  y – x de mezclas binarias, junto al concepto de línea q, para calcular las composiciones de las fases en equilibrio

-

-

Diseñar el depósito separador de las dos fases en equilibrio

 

DESTILACIÓN SÚBITA V, y ,i PV  , T V  , H V 

 ,   ,  ,

,

,

PS  , T S  Q

 L, x ,i P L , T  L , h L

 

DESTILACIÓN SÚBITA Número total de variables Alimentación:

C +3 +3 (  A A, zi,A, T A, PA)

Vapor:

C +3 +3 (V, y ,i T V , PV ) 

Líquido: Calor intercambiado:

C +3 ( L, x ,  i, T L , PL)

1 ( Q) 3C +10 +10

 

DESTILACIÓN SÚBITA V, y ,i PV  , T V  , H V 

 ,   ,  ,

,

,

PS  , T S  Q

 L, x ,i P L , T  L , h L

 

DESTILACIÓN SÚBITA Número total de ecuaciones independientes Ecuaciones de conservación:

C +1 +1

Condiciones de equilibrio :

C +2 +2

  2C +6 +6

 

DESTILACIÓN SÚBITA Número de variables de diseño V D =

(3C +10) – (2C +6) +6) = C +4 +4  

as

 

( V D )libres = 2

 

DESTILACIÓN SÚBITA Caso

Variables especificadas

Tip ipo o de dest destil ilaación ción súbit úbitaa

Vari riab able less de sali salida da

Isotérmica Adiabática

Q, V, yi , L, xi

1 2

 PS , T S

3

 PS , Q ≠  0 S  

No adiabática

T S , V, V, yi , L, xi , S  , i   i

5 6 7

 PS  ( o T S )  ,  , V 

Q, T S ( o PS )  ,yi , L, xi

 PS , y j

Porcentaje de vapor Pureza de líquido Pureza de vapor

8

 y j ,x k

Separación

Q, T S , PS , V, V, yi≠  j , L, xi≠  k

 PS , Q = 0

 PS , x j

T S , V, V, yi , L, xi

Q, T S , V, V, yi , L, xi≠  j Q, T S , V, V, yi≠  j , L, xi

 

Caso 1.- DESTILA DESTILACIÓN CIÓN SÚBIT SÚBITA A ISOTE ISOTERMA RMA Algori Alg oritmo tmo de Rach Rachfor ford d - Ric Ricee

K i zi , A

 zi , A  xi = 1 +

C

V 

K  − 1

C

∑ y − ∑ x i

i =1

i

i =1

 yi = 1 +

V 

K  − 1

K i − 1) zi , A ( =∑ =0 V  i 1 1 + (  A ) ( K i − 1) C 

=

 

Caso 1.- DESTILA DESTILACIÓN CIÓN SÚBIT SÚBITA A ISOTE ISOTERMA RMA 1. Leer A, Leer A, z ii,A ,A , P s , T s

2. Suponer

i  =1,

V  i  =

1

3. Calcular K  Calcular K i i  = f (  x  x  ,i i  y ,i  P s , T s)

4. Calcular V/A V/A,, ecuación [3.18] 7. Calcular i , 5. Calcular x  Calcular x i i,    i , ecu ecuacio aciones nes 3.15 [3.16]

6. ¿ 1ª iteración?

SI

NO 8. ¿ ( x i i , yi )k  = (  x  x i i,   yi )k ++11? SI 9. Calcular Q, ecuación [3.3]

10. Escribir V, L, x  ,i i  y ,i  Q

NO

V   i V

 

Caso 1.- DESTILA DESTILACIÓN CIÓN SÚBIT SÚBITA A ISOTE ISOTERMA RMA 1,0 1,0

 Az A /V  

   y

  oo    b r  i   i   u   i   l  i  e  ee q   a  dd    v v  r  C  u

0,8 0,8

0,6 0,6

 y  0,4 0,4

R   e  c  t  a    d    e    o    p  e   r  a   c  i    ó    n   

0,2 0,2

0,0 0,0 0,0

0,2

0,4

 x 

 z A 

0,6

 x 

0,8

 Az A /L 

1,0

 

Caso 2.2.- DESTIL DESTILACIÓN ACIÓN S SÚBIT ÚBITA A ADIABÁTICA ADIABÁTICA

 

Caso 2.2.- DESTILACIÓN DESTIL DES TILACIÓ ACIÓN N SÚBITA SÚBIT SÚBI TA ADIA ADIABÁTI ADIABÁTICA BÁTICA CA 1. Leer A, z ii,A ,A , P  , s Q = 0

2. Suponer V/A

3. Suponer

i  =1,

V  i  =

1

x  ,ii   y ,i  P  , 4. Calcular K ii   = f (  x  s T s)

5. Calcular T s, ecuación [3.18] 8. Calcular i , 6. Calcular x ii ,   yi , ecuaciones [3.15] y [3.16]

7. ¿1ª Iteración?

SI

NO 7. ¿ ( x ii ,   yi )calc = (  x  x ii ,   yi )sup? SI NO

9. ¿ f (V/A)= 0? SI 10. Escribir V, L, x  ,ii   y ,i  T s

NO

V  i 

 

DESTILACIÓN SÚBITA EN PRESENCIA DE COMPONENTES UNIFÁSICOS  xi =

 zi , A

1+ (

V   A

) ( K i − 1)

;

i ≠ l, p

 yi =

 z  xi =

; i= p

 yi =

i =l C 

 f (V  A)

=

1+ (

V   A

) ( K i − 1)

; i ≠ l, p

 z

i,A V  −  A

 xi = 0;

K i zi , A

 yi = 0;

( K i − 1)  z i ,  A

∑ 1+ (

i =1 i ≠l , p

i, A V   A

V   A

) (K i

− 1)

+

 z i , A

∑   ( i =l

V   A

)

;

i=l

i= p

−

 z i , A

∑1− (

i = p

V   A

)

=  0

 

DISEÑO DEL RECIPIENTE RECIPIENTE DE SEP SEPARACIÓN ARACIÓN

 

DISEÑO DEL RECIPIENTE RECIPIENTE DE SEP SEPARACIÓN ARACIÓN 0,5 (U V  )max

 ρ L − ρV   = K vert       ρV  

m/s

 L  M   ρ  0,5  V   L  X  = ln   ρ V  M V    L   − 3,131035 − 0,814894  X  − 0,179390  X 2



K vert = exp  3 4 5 − 0,0123790  X  + 0,000386235  X  + 0,000259550  X   V M V 

( AV  )min = ρV (U V  )max

2

m

 

 D   min =  4 ( A ) min    V  π  

0,5

m

 

DISEÑO DEL RECIPIENTE RECIPIENTE DE SEP SEPARACIÓN ARACIÓN (U boquilla )

max

=

122  

(ρ

)

0,5

m/s

mezcla

(U boquilla )min =

73,2   0 ,5 (ρ mezcla )

Volumen =

m

t r 

ρ L

 H  L = (Volumen )

4

   2 

 π D 

  + 3 <  H  L    H V   < 5    D

m/s

m

 

DISEÑO DEL RECIPIENTE DE SEPARACIÓN SEPARACIÓN 0,5 (U V  )max

 ρ L − ρV   = K vert       ρV  

 Alimento

m/s

K horiz   =  1,25 K vert

min

=

Vapor 

 D

V M V  ρV (U V  ) max

2

 L

( Atotal )  min = ( AV   ) min 0,2

m2

 

0,5

 Dmin =  4 ( A  t otal ) min 



π

Líquido



Volumen ocupado por el líquido  

m

 L =

π 2  4   D

m

 

DISEÑO DEL RECIPIENTE RECIPIENTE DE SEP SEPARACIÓN ARACIÓN  Alimento

Gas  L

 A

h

Hidrocarburos  Agua