Ejercicio de Procesos Resuelto

DESTILACION MULTICOMPONENTE MULTICOMPONENTE Consideremos la alimentación multicomponente de hidrocarburos de la i!" #$"$" Esta me%cla es t &pica de la alimentación de la sección de una planta de al'uilación" Los componentes se relacionan en orden decreciente de (olatilidad" Para separar esta me%cla en los tres  productos indicados se utili%a una secuencia de columnas de destilación inclu)endo un desbutani%ador ) un desisobutani%ador" En el Caso # de la Tabla #$"#* se selecciona el desisobutani%ador como primera column columnade ade la secuen secuencia cia"" Puesto Puesto 'ue las cantid cantidade adess permit permitida idass de n+buta n+butano no en la recirc recircula ulació ción n de isobutano ) de isobutano en el producto de n+butano est,n especi-icadas* el isobutano es el cla(e li!ero ) el n+butano es el cla(e pesado" Estos dos componentes cla(e son ad)acentes en el orden de (olatilidad" Puesto 'ue est, indicada una n&tida separación entre los dos componentes cla(e* ) los componentes no cla( cla(ee no tien tienen en (ola (olatil tilid idad ades es pró. pró.im imas as a las las de los los buta butano nos* s* (amo (amoss a supo supone ner* r* como como prim primer eraa apro.imación* 'ue ha) una per-ecta separación de los componentes no cla(e" Alternati(amente* en el Caso $* si el desbutani%ador se coloca en primer lu!ar en la secuencia* las especi-icaciones de la i!" #$"$ re'uieren 'ue el n+butano sea seleccionado como cla(e li!ero" Sin embar!o* la selección del cla(e pesado es incierta debido a 'ue no se especi-ica recuperación ni pure%a de nin!/n componente menos (ol,til 'ue el n+butano" Los posibles componentes cla(e pesados para el Cs ,nCs o 0" El procedimiento m,s sencillo es seleccionar i G con lo cual los dos desbutani%ador son i componentes cla(e est,n nue(amente ad)acentes" Cen el destilado" Supón!ase* por e1emplo* 'ue se especi-ica 'ue se permite 'ue apare%can #2 lbmol3h de i Csno es n&tida ) Nc tiene una (olatilidad pró.ima a i C5, Puesto 'ue la separación de i es probable 'ue la cantidad de nCs en el destilado no sea despreciable" En la Tabla #$"# se da una estimación preliminar de C tambi4n se puede distribuir* se las distribuciones de los componentes no cla(e para el Caso $" Aun'ue i le da una estimación cero para la cantidad en colas" inalmente* en el Caso 2 se selecciona Ce como cla(e pesado para el desbutani%ador para un -lu1o Cs) nCs se especi-icado de 5*Ol Ib+mol3h en el destilado* tal como se indica en la Tabla #$"#" Ahora i distri distribui buir,n r,n entre entre el destila destilado do ) las colas colas en canti cantidad dades es a deter determin minar ar"" Como Como primer primeraa estima estimació ción* n* suponemos la misma distribución 'ue en el Caso $" En la pr,ctica el desisobutani%ador se coloca !eneralmente delante en la secuencia" En la Tabla #$"# las colas del Caso # entran como alimentación del desbutani%ador* para el cual* si se G como componentes cla(e* las especi-icaciones de separación de componentes en el seleccionan n0 e i desbutani%ador se indican en la i!" #$"2* donde las estimaciones preliminares de separación de los componentes no cla(e -i!uran entre par4ntesis" Esta separación ha sido tratada por 6achelor"$ Puesto 'ue nC ) CS comprenden 7$*$ moles 8 de la alimentación ) di-ieren !randemente en la (olatilidad* la di-erencia de temperatura entre el destilado ) las colas es bastante !rande" Por otra parte* la separación del cla(e li!ero es n&tida* pero en cambio no lo es la del cla(e pesado" Como se (er, m,s adelante* este caso constitu)e una prueba relati(amente se(era para el procedimiento emp&rico de dise9o 'ue se considera en esta sección"

Presión de operación de la columna y tipo de condensador  Para el dise9o preliminar* la presión de operación de la columna ) el tipo de condensador se pueden establecer si!uiendo el procedimiento 'ue se muestra en la i!" #$":* 'ue se ha -ormulado para alcan%ar* si es posible* una presión PD en el tambor 

de re-lu1o comprendida entre 5 ) :#; psia <$*7= MPa> para una temperatura m&nima de #$5? <:@?C> " Los l&mites de  presión ) temperatura son solamente orientati(os ) dependen de -actores económicos" Se supone 'ue las ca&das de presión en la columna ) en el condensador son de ; psia" Sin embar!o* cuando se cono%ca el n/mero de platos necesarios se reali%ar,n c,lculos m,s re-inados para permitir* por lo menos* una ca&da de presión de 5*l psi3plato para operación de la columna a presión atmos-4rica o superatmos-4rica* ) 5*5; psi3plato para operación de la columna a (ac&o* con una ca&da de presión en el condensador de ; "a $ psia" La temperatura en el -ondo de la columna no debe dar lu!ar a descomposición del producto de colas ni estar pró.ima a las condiciones cr&ticas" Para presiones del tambor de re-lu1o de hasta $#; psia se utili%a un condensador total* mientras 'ue entre $#; ) 2=; psia se utili%a un condensador parcial" Si la presión supera 2=; psia* se utili%a un re-ri!erante para el condensador de cabe%a" Con la columna operando a las presiones establecidas* la alimentación puede someterse a una operación adiab,tica de -lash para una presión del plato de alimentación de PD B*; psia con el -in de determinar la condición -,sica de la alimentación"

Ejemplo 12.1 Determ&nense las presiones de operación de la columna ) el tipo de condensador para el desbutani%ador de la i!" #$"2" Solución. Utili%ando la composición estimada del destilado de la &!" #$"2* se calcula la presión del punto de  burbu1a del destilado a #$5? <:7*@C> por c,lculo iterati(o a partir de de una -orma similar al E1emplo B":" Este procedimiento conduce a una presión del tambor de re-lu1o de B@ psia" Por tanto* est, indicado un condensador  total" De1ando una ca&da de presión de ; psi para el condensador* la presión en la parte superior de la columna ser,  7: psia ) de1ando una ca&da de presión de ; psi para la columna* la presión en el -ondo de la columna ser, <7:  ;>  7@ psia" 6achelor$ -i1a una presión de 75 psia para toda la columna* ) obtiene una temperatura para el destilado de #$2?" Un c,lculo del punto de burbu1a para la composición de las colas a 75 psia conduce a una temperatura de 2:5* 'ue es su-icientemente ba1a para e(itar la descomposición" La alimentación del desbutani%ador es presumiblemente el producto de colas del desisobutani%ador 'ue tal (e% opera a una presión de #55 psia o superior" 6achelorF obtiene los si!uientes resultados para un -lash adiab,tico de esta alimentación a 75 psia"

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA QUÍMICA

DISEÑO DE PROCESOS GE1ercicio de Destilación Multicomponente

I(an Hodri!o Mendo%a uispe

SEMESTHE J $5#;+ I

BIBLIOGRAFÍA

Henley. E.J y Seader J.D (1990) Operaciones de separación por etapas de equilibrio en Ingeniería Química. Estados n!dos