Mtodo de Ponchon Savarit y destilacin multi-componente Transferencia de materia

Instructora: Mayeli Alvarez Silva

Reglas de diseo Fuente: (Cheresources.com)

Traducido de Engineering and Equipment Design Guidelines

1. En general, la destilacin es el mtodo ms econmico para separar lquidos.

2. Para mezclas ideales (a presin baja, temperatura intermedia, y lquidos no-polares), la volatilidad relativa es la

razn e las presiones de vapor = 1 2

.

3. La presin de operacin de la torre esta determinada por la temperatura del refrigerante disponible o por la temperatura mxima disponible en re-hervidor (debajo de la temperatura de descomposicin del producto de fondo).

Reglas de diseo

4. Secuencia de separacin:

a. La Separacin mas fcil primero.

b. Cuando ninguna de la las volatilidades o concentraciones de alimentacin vare mucho, remover los productos uno/por uno como tope.

c. Cuando compuestos en la alimentacin varen mucho en volatilidad relativa, hacer la separacin en orden de volatilidad decreciente.

d. Cuando la concentracin en la alimentacin vare ampliamente pero las volatilidades relativas no, remover los componentes en el orden de menor concentracin en la alimentacin.

Reglas de diseo

5. El reflujo optimo es alrededor de un 120 % a un 150 % del reflujo mnimo.

6. El numero de etapas es alrededor de un 200 % del valor mnimo.

7. Se recomienda factor de seguridad del 10 % con respecto del numero de etapas estimado por el mejor mtodo.

8. Debe usarse un factor de seguridad de al menos 25 % del reflujo para las bombas de reflujo.

Introduccin al mtodo de Ponchon-Savarit

Mtodo de Ponchon-Savarit para destilacin

El mtodo McCabe-Thiele asume constantes las corrientes de vapor y lquido en las distintas secciones. Cuando los calores latentes de los distintos componentes no son semejantes y se tienen soluciones no-ideales, el mtodo resulta inexacto. Para esos casos, puede usarse el mtodo Ponchon-Savarit que incluye balances de energa y que utiliza diagramas de entalpa vs. composicin. Consideraciones: i. No hay reaccin qumica. ii. Torre perfectamente aislada. iii. Los flujos internos cambian plato a plato.

Grfico entalpa vs. composicin Seader, Henley and Roper, 2011

Sistema n-hexano/n-octano

Mezclado y equilibrado en un grfico de entalpa vs. concentracin

22 + = 2 +

2 + = 11 + 11

22 + = 2 +

2 + = 11 + 11

2 2

=

1 1

= 1 1

Mezclado:

Equilibrado:

Resolviendo simultneamente para mezclado y equilibrado:

Destilacin multi-componente

(mtodo corto)

Para separar mezclas multi-componente es necesaria ms de una columna de destilacin:

http://www.madehow.com/images/hpm_0000_0004_0_img0096.jpg

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

Recordar: Los siguientes parmetros representan el equilibrio lquido vapor: Coeficiente de distribucin:

=

Volatilidad relativa:

, =

Se considera un componente de referencia para la volatilidad relativa en la columna. (e.g., el producto de fondo, el producto menos voltil).

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

Se definen los componentes claves (Key Components) liviano (light, producto de tope) y pesado (heavy, producto de fondo):

, , , , El numero mnimo de etapas puede ser dado por la ecuacin de Fenske (generalizada para n-componentes):

=log

log ,.

La estimacin de volatilidad debe ser realizada usando el promedio geomtrico.

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

La distribucin de los otros componentes (componentes no clave) en las corrientes de tope y fondo, a reflujo total puede ser estimado a partir de la ecuacin:

= ,.

Los resultados anteriores, el numero mnimo de etapa y las composiciones son usados como datos de diseo de mtodo corto.

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

El reflujo mnimo (Rmin) se puede estimar con las ecuaciones de Underwood:

1 =

+ 1 =

Esto implica resolver para y . Las composiciones estimadas por la ecuacin de Fenske son usadas como aproximacin.

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

Un estimado del nmero de etapas como funcin del reflujo mnimo, reflujo de operacin y nmero mnimo de etapas esta dado por la correlacin de Erbar y Maddox:

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

O mediante la ecuacin de Gilliland:

= 1 1 + 54,4 1

11 + 117,2

Donde:

= + 1

= + 1

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

La localizacin de la etapa de alimentacin puede ser estimada conociendo la distribucin de las etapas arriba y abajo del plato de alimentacin. Esto puede ser estimado usando la relacin de Kirkbride:

log= 0,206 log

2

Destilacin multi-componente. Mtodo corto

Finalmente, el reflujo ptimo se calcula mediante la ecuacin de van Winkle:

=1,6

6,5 7,5 + 1,6

Donde:

=

1,0614 0,4175

=

0,55

0,55

Destilacin multi-componente. Mtodo corto