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8/16/2019 La destilación es un método comúnmente utilizado para la purificación de líquidos y la separación de mezclas con el fin de obtener sus componentes individuales.
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DESTILACIÓN DE MEZCLAS
DE MULTICOMPONENTES.Por: Romero Aguilar, Christi Juliana.
Valencia Torres, Dairely.
Dra. Lucila del Carmen Arias Patiño.
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P r o c e s o s d
e S e p a r a c i ó
n .
Universidad de GuadalajaraCentro Universitario de la Ciénega.
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DESTILACIÓN DEMULTICOMPONENTES.
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Separación de mezclas de más de dos componentes.
Los principios generales del diseño de las torres dedestilación de multicomponentes son iguales en muchos
aspectos a los descritos para los sistemas binarios.
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NÚMERO DE TORRES DEDESTILACIÓN NECESARIAS
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Una mezcla de multicomponentes dencomponentes, seránnecesariosn-1 fraccionadores para la separación.
EJEMPLO:
A Más volátil.C Menos volátil
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MÉTODOS DE CÁLCULO DELDISEÑO
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Suponemos etapas o platos ideales para los cálculos etapa poretapa.
Datos de equilibrio
Los cálculos de diseño etapa por etapa implican cálculos deprueba y error.
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MÉTODOS DE CÁLCULO DELDISEÑO
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Existenmétodos cortos de cálculo, pero es necesario saberlas relaciones de equilibrio y los método de cálculos de punto deburbuja, punto de rocío y de vaporización instantánea para lossistemas de multicomponentes.
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DATOS DE EQUILIBRIO EN LADESTILACIÓN DEMULTICOMPONENTES.
Sistemas ideales (Ley de Raoult)
Sistema de cuatro componentes A, B, C, D.
Sistemas de hidrocarburos (no ideales)
Dónde:
= Constante de equilibrio o coeficiente de distribución vapor-líquido del sistema A.
Los valores de K (En función de la temperatura y la presión)parasistemas de hidrocarburos ligeros (metano-decano) se handeterminado semiempíricamente.
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Volatilidad relativa αi
DATOS DE EQUILIBRIO EN LADESTILACIÓN DEMULTICOMPONENTES.
Se define de manera similar a la de una mezcla binaria. Sí elcomponente C de una mezcla A, B, C, D se elige como
componente base.
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CÁLCULO DEL PUNTO DEEBULLICIÓN
A unapresión específicael punto de ebullición o punto deburbuja de una mezcla de multicomponentes dada debesatisfacer la siguiente relación:
(11.7-5)
Cálculo a prueba y error:
1.Se supone la temperatura y se calculan los valores deαiapartir de los valores de ki a esa temperatura.
Tomando C como componente basepara una mezcla A,B,C,D.
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CÁLCULO DEL PUNTO DEEBULLICIÓN
2. Se calcula el valor de kc a partir de kc=1.0/Σαi xi .Latemperatura correspondiente al valor calculado kc se comparacon la respuesta. Sí los valores difieren, la temperaturacalculada se usa en la siguiente iteración
3. Cuando se conoce la temperatura final, la composición delvapor se calcula a partir de:
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CÁLCULO DEL PUNTO DE ROCÍO
Cálculo a prueba y error
El valor de kc se obtiene a partir de kc=1.0/Σαi xi ,Cuando seconoce la temperatura final, la composición del líquido secalcula a partir de:
Ó Á
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DESTILACIÓN INSTANTÁNEA DEUNA MEZCLA DEMULTICOMPONENTES.
Si se define: f=V/F (fracción de la alimentación vaporizada)(1-f)=L/F (fracción de la alimentación que queda como líquido)
Balance del componente i
Ó Á
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DESTILACIÓN INSTANTÁNEA DEUNA MEZCLA DEMULTICOMPONENTES.
Para el equilibrio
Despejando Xi y sumando todos los componentes
La ecuación se resuelve por prueba y error suponiendoprimero una temperatura si ya se estableció la fracción f vaporizada. CuandoΣxillega a 1.0 es que se ha elegido latemperatura apropiada.
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COMPONENTES FASE EN LADESTILACIÓN DEMULTICOMPONENTES
El fraccionamiento de una mezcla de multicomponentes en un torrede destilación permite la separación de solodos componentes.
Fase ligera:Fase más volátil (subíndice L)Fase pesada(H)
CO O S AS A
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Componentes ligeros
COMPONENTES FASE EN LADESTILACIÓN DEMULTICOMPONENTES
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REFLUJO TOTAL PARA LADESTILACIÓN DE
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ETAPAS MÍNIMAS PARA EL REFLUJOTOTAL.
El numero de etapas teóricas se puede determinar. Laecuación de Fenske también se aplica a dos componentescualesquiera en un sistema de multicomponentes.
Cuando se aplica a la fase pesada H y a la fase ligera L, se
convierte en
Donde: Fracción mol de la fase ligera en el destilado
Fracción mol en los fondos
Fracción mol de la fase pesadaFracción mol en el residuo
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El valor promedio deα de la fase ligera se calcula a través de :
Se calcula a la temperatura superiorde la torre ( punto de rocío).Se calcula a la temperatura del residuo
Nótese que la estimación del punto de rocío del destilado ydel punto de ebullición del residuo es parcialmente porprueba y error, ya que la distribución de los otroscomponentes de destilado y del residuo no se conoce y
puede afectar estos valores.
ETAPAS MÍNIMAS PARA EL REFLUJOTOTAL.
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DISTRIBUCIÓN DE OTROSCOMPONENTES.
Para determinar la distribución o la concentración de otroscomponentes en el destilado y en los fondos en reflujo total,la ecuación se puede reordenar y escribirse para otro
componenteicomo sigue:
Estas concentraciones de los otros componentesdeterminados en reflujo total se pueden usar comoaproximaciones con razones de reflujo mínimas y finitas. 19
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MÉTODO CORTO PARA LA RAZÓN DEREFLUJO MÍNIMO
La relación de reflujo mínimo es aquella que requeriráen numero infinito de platos para la separación dada de loscomponentes fase.
En la destilación ocurren dos puntos “pinch” o zonas decomposición constante: uno en la sección por arriba delplato de alimentación y el otro por debajo del mismo.
El método corto de Underwood para calcular emplea
valoresα promedio constantes y también supone flujoscontantes en ambas secciones de la torre.
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Las dos ecuaciones para determinar la relación de reflujomínimo son:
1)
2)
Para cada componente del destilado en la ecuación 2) sesupone que son los valores en el reflujo mínimo. 21
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MÉTODO CORTO PARA LA RAZÓN DEREFLUJO MÍNIMO
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MÉTODOS CORTOS PARA EL NUMERO DEETAPAS A LA RELACIÓN DE REFLUJO DEOPERACIÓN
Numero de etapas en la razón de refujo de operación
Estimación de la ubicación del plato de alimentación.
( Kirkbride) KI
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Esta relación empírica es como sigue:
Numero de etapas teóricas arriba del plato dealimentación.
Numero de etapas teóricas por debajo delplato de alimentación.
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MÉTODOS CORTOS PARA EL NUMERO DEETAPAS A LA RELACIÓN DE REFLUJO DEOPERACIÓN
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MÉTODOS CORTOS PARA EL NUMERO DEETAPAS A LA RELACIÓN DE REFLUJO DEOPERACIÓN
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REFERENCIAS
Geankoplis, C. (2014) Procesos de transporte y principiosde procesos de separación. México: Grupo editorial patria.756-764
Santillana J. (s.f) Destilación de multicomponentesconsultado el día 24 de noviembre de 2015. Disponible en:http://www.ssecoconsulting.com/destilacioacuten-de-multicomponentes.html