Computer-aided Chemical Engineering

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Ingeniero Químico

Alba Carrero

Curso de iniciación a la simulación

de procesos químicos con COCO

Simulator y ChemSep

Esquema Cuarta sesión

• Consideraciones para el diseño de una columna

binaria

• Columna de rectificación

• Columna de agotamiento

• Destilación multicomponente. Separación de

hidrocarburos

• Curvas de residuo

• Sucesión de columnas

cacheme.org¿Cómo llevar a cabo el diseño de una columna?

1. Selección del modelo termodinámico.2. Simulación aproximada – Estudio de la variación de reflujo.3. Cálculo de los costes de la columna – Selección de la razón de reflujo óptima.4. Simulación rigurosa de la columna – Cálculo costes finales.5. Selección de los elementos internos.

• http://docencia.udea.edu.co/ingenieria/transferenciademasa_borrar/unidad_1/sist_binarios.html• http://iq.ua.es/McCabe-V2/apartado4-7.htm

cacheme.orgDiagrama de McCabe

HIPOTESIS

La presión es constante a lo largo de toda la columna.

La columna es perfectamente adiabática.

Los calores latentes molares de los dos componentes de la mezcla son iguales, lo que equivale a suponer que el calor latente molar de vaporización de la mezcla es independiente de la composición de la misma.

Las variaciones de la entalpía de las dos fases a lo largo de la columna son despreciables frente a los elevados valores de las entalpías del vapor.

El calor de mezcla también es despreciable frente a los elevados valores de entalpías del vapor.

http://iq.ua.es/McCabe-V2/

http://iq.ua.es/Ponchon/

cacheme.orgDiagrama de McCabe. Estado del alimento.

http://iq.ua.es/McCabe-V2/

cacheme.orgDiagrama de McCabe. Estado del alimento.

http://iq.ua.es/McCabe-V2/

cacheme.orgColumna de rectificación

http://www.learncheme.com/simulations/separations

http://demonstrations.wolfram.com/

cacheme.orgColumna de agotamiento

http://www.learncheme.com/simulations/separations

http://demonstrations.wolfram.com/

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Destilación multicomponente. Separación de hidrocarburos.

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Destilación multicomponente. Separación de hidrocarburos.

cacheme.orgCurvas de residuo

Una curva de residuo representa la evolución con el tiempo de la composición del residuo en una destilación simple. La gran utilidad de los mapas de curvas de residuo radica en que, dado que las líneas de residuo son sólo función del equilibrio líquido-vapor, se suelen utilizar para representar este tipo de equilibrio en el caso de mezclas ternarias

http://iq.ua.es/Destilacion/apartado2_2.htm

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Ejercicio aplicación

Columna provista de 9 platos, caldera y condensador parcial. Alimento líquido en el punto de burbuja a 120 psia. Se introduce en el 5 piso. La alimentación contiene: 5 lb-mol/h de C3, 15 lb-mol/h de iC4, 25 lb-mol/h de nC4, 20 lb-mol/h de ic5 y 35 lb-mol/h de nc5.

Calcula la composición de los productos, las temperaturas de las etapas, los flujos, el servicio de la caldera y del condensador.

Destilado vapor = 48.9 lb-mol/hReflujo = 126.1 lb-mol/h P = 120 psia en toda la columna

Solución:D=48.9 lb-mol/hXc3 =0.1T=159.8ºF

cacheme.orgSucesión de columnasSeparación propano, butano e isobutano

Flujo total (kmol/h)

5269

x Etano 0.0005

x Propano 0.332

x Isobutano 0.3583

x butano 0.1543

x pentano 0.0518

x isopentano 0.10

P (atm) 59

T (K) 310

Columna 1 2 3

Numero de pisos 51 31 81

Piso de alimentación 24 16 40

Presión condensador 17 7.1 6.60

Presión zona superior 17.1 7.1 6.7

Presión zona inferior 17.5 7.4 7.4

cacheme.orgSucesión de columnas (solución)

Propane

Stream

Pressure / [atm]

Temperature / [K]

Flow rate / [mol / h]

Mole frac Ethane

Mole frac Propane

Mole frac Isobutane

Mole frac N-butane

Mole frac N-pentane

Mole frac Isopentane

Feed

17.4

378

1.2e+07

0.0005

0.332

0.358

0.154

0.0518

0.103

Propane

17

323

3.99e+06

0.00151

0.998

0.0001

1.09e-06

2.21e-13

2.23e-12

Botton product 1

17.5

381

8.04e+06

9.58e-15

0.001

0.536

0.231

0.0775

0.154

Feed 2

7.3

340

8.04e+06

9.58e-15

0.001

0.536

0.231

0.0775

0.154

Top product

7.1

329

6.18e+06

1.25e-14

0.0013

0.697

0.3

0.000137

0.002

Botton product 2

7.4

372

1.85e+06

2.6e-18

4.71e-12

0.000175

0.002

0.336

0.662

butane

6.6

322

4.37e+06

1.76e-14

0.00184

0.979

0.0194

5.31e-21

5.43e-17

Isobutane

7.4

340

1.82e+06

3.73e-18

4.21e-18

0.02

0.973

0.000466

0.0068

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Muchas gracias por su atención