UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACACARRERA : ING QUIMICAMATERIA : SIMULACION DE PROCESOS INDUSTRIALES ITIPO DE DOCUMENTO : 2 DO PRCIALUNIVERSITARIO : JORGE ELIAS VILLCA COCADOCENTE : ING WILFREDO VILLARPANDOSUCRE - BOLIVIA

DISEO YSIMULACINDE UNA COLUMNA DE DESTILACION AZEOTROPICA PARA SEPARARAGUA Y ETANOL.Se pide disear un sistema de columnas de destilacin para separar una mezcla de etanol y agua con una concentracin de 86 % mol y 14 % mol, respectivamente. El flujo de alimentacin es de 216 Kmol/hr, a una temperatura de 320 K y 2 atm de presin. El solvente elegido para funcionar como extractor es el benceno. Diagramar el sistema ternario de la mezcla y determinar las composiciones y temperaturas de ebullicin de cada azetropo. Calcular el nmero de etapas de cada columna de destilacin junto con sus parmetros de operacin. Realizar un balance de masa de todo el sistema de destilacin. Las especificaciones son producir etanol anhidro con una concentracin igual a 99.2 %mol.Resolucin:Primeramente se determinan los puntos de ebullicin de todos los componentes presentes y el comportamiento de la mezcla ternaria (ELLV).

Diagrama de T-xy Etanol- Agua NRTL at 1 atm.

Diagrama de T-xy Benceno- Etanol NRTL at 1 atm.

Diagrama ternario Etanol- Agua- Benceno NRTL at 2 atm.El esquema de separacin consiste de dos columnas de destilacin, la alimentacin ingresa a la primera columna en donde se obtiene por los fondos el etanol anhidro, debido a la interaccin entre el agua y el benceno hace que esta se comporte como un compuesto ms voltil que el etanol. Por el tope de esta columna obtenemos un destilado con una composicin cercana a la del azetropo ternario con menor punto de ebullicin. Este vapor es una mezcla ternaria que cuando es condensada la repulsin entre las molculas del agua y las molculas del benceno es tan grande que se forman dos fases liquidas. Las dos fases liquidas presentan diferente composicin, la fase liquida orgnica es bombeada como reflujo mientras que la fase liquida acuosa ,que contiene significante cantidad de etanol y benceno , es alimentada a la segunda columna de destilacin, donde el agua es removida por los fondos. La corriente de destilado es bombeado como reciclo a la primera columna.

Diagrama de flujo para la separacin de etanol.Cuadro de parmetros de operacin de los equipos.

Diagrama de flujo de procesos en

Balance de Materia y Energa para el proceso.

Perfil de temperatura de la columna azetropica.

Para poder converger la columna rpidamente tomamos como valor iniciales la concentracin de las corrientes de la fase orgnica y la fase acuosa para la corriente de reflujo y reciclo respectivamente. Los flujos iniciales para estas corrientes se pueden considerar como una relacin de la corriente de alimentacin, R/F = 1 y RC/F =2.

Durante las iteraciones realizadas para converger a una concentracin mxima de etanol se obtiene un segundo estado estable en el proceso. Es decir que el sistema tiene comportamientos de estado diferentes.