1.1.1 COLUMNAS EMPACADAS Las columnas empacadas son usadas para destilación, absorción de gases, y extracción liquido-liquido. El contacto liquido – gas en una columna empacada es continua, no por etapas, como en una columna de platos. El flujo de liquido cae hacia abajo en la columna sobre el área de empaque y el gas o vapor, asciende en contracorriente, en la columna. En algunas columnas de absorción de gases se usa corrientes en flujo co-corriente.
1.1.1.1
MEZCLAS BINARIAS
Las mezclas binarias son una mezcla de dos constituyentes (A y B) que presenta una sola fase y que mantiene la misma composición fisicoquímica a nivel macroscópico, en todo el espacio que ocupa. La composición fisicoquímica de la mezcla se establece mediante las concentraciones de (A y B). 1.1.1.1.1
ALTURA DEL EMPAQUE
Para determinar la pérdida de carga de una columna, o si el relleno es aleatorio o estructurado, se encontró que ésta depende en gran medida del factor de empaquetamiento, FP, con lo que Kister y Gill propusieron la siguiente ecuación:
Una correlación que se emplea para obtener la pérdida de carga del gas seco fue desarrollada por Billet y Schultes a partir de un gran número de estudios experimentales usando diferentes tipos de materiales de relleno e incluyendo los rellenos estructurados.
De esta expresión se deduce lT que es la altura del relleno, el resto de términos se calculan de la manera siguiente:
KW se denomina factor de pared
Diámetro efectivo del relleno
Coeficiente de resistencia del relleno seco Donde NRe es el número de Reynolds modificado para el gas y CP es una constante del relleno que se encuentra tabulada para distintos rellenos.
Cuando se comienza a introducir el líquido en la columna se produce un aumento de la pérdida de carga.
1.1.1.1.2
DIÁMETRO DE LA COLUMNA
Para la estimación del diámetro, se deben tener en cuenta factores como: la carga del líquido, la inundación y la caída de presión. La carga de líquido específica depende de las características del relleno y de la viscosidad, la densidad y la velocidad superficial del líquido, según la expresión a dimensional:
donde número de Froude para el líquido número de Reynolds para el líquido Relación entre el área hidráulica específica, ah, y el área superficial específica del relleno, a.
Los parámetros a y Ch dependen del tipo y el tamaño del relleno. El diámetro de la columna se debe determinar de forma que se evite la inundación y que ésta opere en la zona estable con una pérdida de carga que no supere los 0,054 psi/ft de relleno (1,22 Pa/m). Además el diámetro nominal de las piezas empleadas como relleno aleatorio no debe ser mayor de 1/8 del diámetro de la columna. El diámetro de la torre resulta:
1.1.2 COLUMNA DE PLATOS En las columnas de platos la operación se lleva a cabo en etapas. El plato va a proporcionar una mezcla íntima entre las corrientes de líquido y vapor. El líquido pasa de un plato a otro por gravedad en sentido descendente, mientras que el vapor fluye en sentido ascendente a través de las ranuras de cada plato, burbujeando a través del líquido. Al plato se le exige que sea capaz de tratar las cantidades adecuadas de líquido y vapor sin una inundación o un arrastre excesivos, que sea estable en su funcionamiento y resulte relativamente simple en cuanto a instalación y mantenimiento. También es importante conseguir que la caída de presión en el plato sea mínima.
El número de platos necesarios para efectuar una separación dada vendrá determinado por distintos factores, por lo general cuanto mayor sea el número de platos de la torre, mayor será la separación conseguida. 1.2.2.1 MEZCLAS BINARIAS Las mezclas binarias son una mezcla de dos constituyentes (A y B) que presenta una sola fase y que mantiene la misma composición fisicoquímica a nivel macroscópico, en todo el espacio que ocupa. La composición fisicoquímica de la mezcla se establece mediante las concentraciones de (A y B).
1.1.2.1.1
ALTURA DEL EMPAQUE
Las zonas empacadas se dividen en segmentos de igual altura (HETP), donde cada segmento actúa como una etapa de equilibrio. La altura de la zona empacada se calcula así: H NTP * HETP Para determinadas composiciones en el tope y en el fondo de la columna se calcula el NTP a reflujo total. HETP H / NTP HETP: depende del tipo y tamaño del empaque, naturaleza fisicoquímica de los componentes de la mezcla, flujo del gas. 1.1.2.1.2
DIÁMETRO DE LA COLUMNA
Si se quiere conocer el área transversal de una columna de platos, hay que tener en cuenta que el área total de un plato es: A = Aa + 2Ad
Para determinar el diámetro de la columna evitando la inundación:
De aquí el área resulta:
Donde Mv: pero molecular del vapor. V: Flujo de vapor. F: Porcentaje de inundación (0.8) Uf : velocidad de inundación Ad/A: Relación entre el área de la bajante y el área total.
