Destilacion-binaria-mccabe-thiele

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico de Oaxaca

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE OAXACA DEPARTAMENTO DE ING. QUÍMICA Y BIOQUÍMICA

SIMULACIÓN DE PROCESOS

SIMULADOR DE DESTILACIÓN BINARIA POR EL MÉTODO DE MC-CABE THIELE

EQUIPO 7 INTEGRANTES: GALLEGOS PINEDA JULVIO LARA PINEDA ERÉNDIRA MORALES MÉNDEZ ANA TERESA ZRATE ANTONIO OLIVIA

martes, 7 de junio de 2016

CONTENIDO SIMULADOR DE DESTILACIÓN BINARIA POR EL MÉTODO DE MC-CABE THIELE .....2 !.

OBJETIVO..................................... ......................................................... ........................................ .......................................... ...................... 2

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PLAN PLANTEA TEAMI MIEN ENTO TO DEL DEL PROB PROBLEM LEMA A...............................................................2

#.

MARCO TE TEÓRICO.......................................................................................4 #.! DESTILACIÓN ...........................................................................................4 METODO MC-CABE THIELE..........................................................................12

 APLICACIÓN A LA DESTILACIÓN DESTILACIÓN BINARIA $ MÉTODO MC-CABE THILE ............16 GRADOS DE LIBERTAD....................................................................................21 ESPECI%ICACIÓN DE VARIABLES VARIABLES.....................................................................25 MÓDULO DE PROPIEDAES P ROPIEDAES TERMODINMICAS.................................................26 EQUILIBRIO DE %ASES.................................................................................26 MÓDULO DE ENTALPÍAS ENTALPÍAS..............................................................................28 CONDICIÓN TÉRMICA DE ALIMENTACIÓN .....................................................30 MÓDULO DE DESTILACIÓN ..............................................................................31 MÓDULO DE ETAPA DE EQUILIBRIO ..............................................................31 MÓDULO DE ZONA DE RECTI%ICACIÓN O ENRIQUECIMIENTO .......................33 MÓDULO DE LA COLUMNA COMPLETA DE DESTILACIÓN ...............................36 RE%ERENCIAS...................................................................................................40

CONTENIDO SIMULADOR DE DESTILACIÓN BINARIA POR EL MÉTODO DE MC-CABE THIELE .....2 !.

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 APLICACIÓN A LA DESTILACIÓN DESTILACIÓN BINARIA $ MÉTODO MC-CABE THILE ............16 GRADOS DE LIBERTAD....................................................................................21 ESPECI%ICACIÓN DE VARIABLES VARIABLES.....................................................................25 MÓDULO DE PROPIEDAES P ROPIEDAES TERMODINMICAS.................................................26 EQUILIBRIO DE %ASES.................................................................................26 MÓDULO DE ENTALPÍAS ENTALPÍAS..............................................................................28 CONDICIÓN TÉRMICA DE ALIMENTACIÓN .....................................................30 MÓDULO DE DESTILACIÓN ..............................................................................31 MÓDULO DE ETAPA DE EQUILIBRIO ..............................................................31 MÓDULO DE ZONA DE RECTI%ICACIÓN O ENRIQUECIMIENTO .......................33 MÓDULO DE LA COLUMNA COMPLETA DE DESTILACIÓN ...............................36 RE%ERENCIAS...................................................................................................40

SIMULADOR DE DESTILACIÓN BINARIA POR EL MÉTODO DE MC-CABE THIELE

1. OBJETIVO S& '&(&) &*)+,) &* ,'&*, /,&(0,1'2&13& )* 0,+*&) '& (24*)/251 &1 &(3)', &(3)/2,1)2, 0)) 41) '&(32*)/251 +21)) 0, &* 63,', '& M/C)+&-T2&*&.

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3.1.1 MÉTODO MC-CABE THIELE L,( 63,',( ?>;2/,( (,1 4 )0*2)&13& 432*2@)',( 0)) 2(4)*2@) *)( &*)/2,1&( &F2(3&13&( &13& 41 /,1413, '& )2)+*&(. R&(4*3)1 32*&( &1 &* '2(&, '& (2(3&)( '& /,13)/3, 0, &3)0)( '&+2', ) 94& *,( 0,/&'22&13,( '& />*/4*, 20*2/)1 *) &(,*4/251 (24*3>1&) '& &*)/2,1&( '& &942*2+2,  +)*)1/&( '& )3&2)  &13)*0). C4)*942& 0,+*&) &(,*4+*& 0, 36/12/)( ?>;2/)(8 04&'& &(,*&(& 3)+261 )1)*32/)&13&.
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C&#t!t& )e Et Mltile E1 41) (&//251 '& &3)0) *320*& &1 /,13)/,2&13& *)( ;)(&( 94& (& )1 '& 0,1&  &1 /,13)/3, &13)1 0, *,( &F3&,( ,04&(3,( '& 41) (&2& '& &3)0)( 2'&)*&( , '& &942*2+2,. U1 /,13)/3, '& &(3& 320, (& &0&(&13) &(94&>32/)&13& &1 *) ;2?4)  94& 0,') (& 41) (&2& '& &3)0)( '& 41) /,*41) '& )+(,/2518 '&(32*)/251 , &F3)//2518 L y V  (,1 *,( ;*4,( ,*)&( <, '& )()= '& *)( ;)(&( >( 0&()')  >( *2?&)8   xi y yi   *)( /,&(0,1'2&13&( ;)//2,1&( ,*)&( <, '& )()= '&* /,0,1&13& i . E* '&(),**, /,2&1@) /,1 41 +)*)1/& '& )3&2) )*&'&', '& *) &3)0) 1  !8 *) &3)0) (40&2, '& *) /)(/)') '& *) %2?4) 8 3)* /,, (& &0&(&13) 0, *)

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94& *,( ;*4,( '& *942',  )0, (,1 /,1(3)13&(. S& ,+32&1& 0)) /4)*942& &3)0) '& *) (&//251  y n− y n−1  x n +1− x n

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(Henley & Seader, 2000)

3.1.2 APLICACIÓN A LA DESTILACIÓN BINARIA4 MÉTODO MC-CABE THILE U1) &@ '&(),**)', &* ;41')&13, '& *) *1&) '& ,0&)/251  &* 63,', '& 3)@)', '& &3)0)( &13& &(3)  *) /4) '& &942*2+2,8 (& 04&'& )0*2/) &* 0,/&'22&13, ) (&0))',&( >( /,0*&,(. E* /)(, '& *) ,0&)/251 '& '&(32*)/251 94& (& &0&(&13) &1 *) %2?4) K 04&'& /,0&1'&: !. A*2&13)/251 '& *) /,*41) &1 )*?1 0*)3, 213&&'2,  &3,1, '& &;*4, &1 *) 0)3& (40&2, '& *) /,*41). L) /,1'2/251 '& *) )*2&13)/251 04&'& (& 41 *942', 0, '&+), '& (4 3&0&)34) '& &+4**2/2518 *942', ()34)',8 41) &@/*) '& )0,   *942',8 )0, ()34)',8 , )0, (,+&/)*&13)',. ". A*2&13)/2,1&( *320*&(8 &13)1', *)( )*2&13)/2,1&( &1 0*)3,( 213&&'2,( <)*2&13)/2,1&( %I  %"=. #. O0&)/251 )/&/>1',(& ) *) &*)/251 '& &;*4, 12). C,, (& &>8 &(3, ') *4?) ) 41) /)132')' >F2) '& 0,'4/3, 0, 412')' '& /)*, /,412/)',8 2&13)( 94& &* 1&, '& 0*)3,( 32&1'& ) 21;2123,. . O0&)/251 ) $el(/& 3,3)*
5. 5. 5. 6RADOS DE LIBERTAD 5.1 UNIDADES SIMPLES .!.! E3)0) '& E942*2+2, A'2)+>32/)

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<)'2)+>32/,= L21HL21V21HV21L,43HL,43V,43HV,43 T&tl

2!73

.!." E3)0) '& A*2&13)/251

E!(!i&#es !. E942*2+2, T62/,

N'e$& !

TL,43TV,43 ". E942*2+2, '& P&(2,1&(

!

PL,43PV,43 #. E942*2+2, '& %)(&(

/

Y28 ,432 F28,43

2 !8 "8 8 /

. B)*)1/& '& M)() 0, C,0,1&13&

/

@2%F28 21L2128 21V21 F28,43L,4328 ,43V,43 2 !8 "8 8 / K. B)*)1/& '& E1&?)

!

H%%HL21L21HV21V21HL,43L,43HV,43V,43 T&tl

2!73

.!.# C,1'&1()', T,3)*

E!(!i&#es !. I?4)*')' '& C,1/&13)/2,1&( X28 ,4328 21

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! ". B)*)1/& '& M)() T,3)*

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L,43V21 #. B)*)1/& '& E1&?)

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HV21V21HL,43L,43Q T&tl

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!. E942*2+2, T62/,

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. B)*)1/& '& M)() 0, C,0,1&13& X28 21L28 21 F28 ,43L,4328 ,43V,43

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2 !8

"8 8 / K. B)*)1/& '& E1&?)

!

HL21L21H28 ,43L,43HV,43V,43 T&tl

2!73

5.2 UNIDADES DE COLUMNA COMPLETA

6. L. DE LAS UNIDADES SIMPLES !. E3)0)( '& E942*2+2, 1,  A'2)+>32/) ". E3)0) '& A*2&13)/251 #. E+4**2', 0)/2)* . C,1'&1()', 3,3)*

N8MERO DE

CORRIENTES

N8MERO DE

ECUACIONES

ENTRANTES
PAR9METROS N-"

#
! ! !


K. D22(,

TOTAL

"/" 2NC73N73C7

/" 2NC75N72C75

! N72

3 6. L DE LAS

CORRIENTES SALIENTES

CORRIENTES

!. C,2&13& '& D&(32*)',

SALIENTES /"

". C,2&13& '& C,*)(

/"

TOTAL

2!75

PAR9METROS 6LOBALES

N8MERO DE

DEL SISTEMA !. N&, '& E3)0)( '&

PAR9METROS !

E942*2+2, ". P,(2/251 '& *) E3)0) '&

!

 A*2&13)/251

2

TOTAL

G.L  <"NCN"C=
;. ESPECI*ICACIÓN DE VARIABLES

Ese!ii!!i"# !. C,1'&1()', ) *) T&0&)34) '& S)34)/251 ". N&, '& E3)0)( E(0&/2;2/)', NWWWWW  #. R&*)/251 '& R&;*4, RWWWWWW 

N'e$& ! ! !

. C,0,(2/251 '& D&(32*)', , !

R&(2'4, XDWWWW K. N&, '& E3)0) '&  A*2&13)/251

!

¿  N  F =¿ ¿

. C,2&13& '& A*2&13)/251 C,0*&3)&13& E(0&/2;2/)', ¿ ¿  F =¿ ¿ 8  F =¿ ¿  8  P F = ¿  8 ¿

T ¿

C" ¿ C − 1, F  ¿ ¿

Z 1, F =¿ ¿

Z ¿

7. P&(2,1&( '& C)') 41) '& *)( E3)0)( ¿ ¿ ¿ 1=¿ ¿ 8 2 =¿ ¿  8 8  N =¿ ¿  P¿

 P¿

N

 P ¿

. P&(2,1&( '&* C,1'&1()',  ¿ C =¿ ¿

D22(,  

 P¿

¿  D =¿ ¿

"

 P ¿

. C)?)( T62/)( '& /)') 41) ¿

1=¿ ¿

Q¿

'& *)( E3)0)( 8

¿

¿

2 =¿ ¿

 N =¿ ¿ Q¿

Q¿



!.C)?) T62/) '&* D22(,  ¿  D =¿ ¿

N-!

!

Q¿

TOTAL

2N7C7:

<. MÓDULO DE PROPIEDADES TERMODIN9MICAS

<.1 E=UILIBRIO DE *ASES S2 41 )0,  41 *942', &(3>1 &1 132, /,13)/3, 0, 41 *)?, 0&2,', '& 32&0,8 (& )*/)1@) &* &942*2+2, &13& *)( ',( ;)(&(. E(3, (2?12;2/) 94& 1, &F2(3& 121?1 ;*4, '& /)*,8 12 '& )()8 12 '& ,&134 &13& *)( ',( ;)(&(. E* &942*2+2, *2942',-)0, &( /*)& &1 *) &3)0) '& *) /,1(34//251 '&* ,'&*, '& *) /,*41) '& '&(32*)/2518 )'&>( &( 41) 20,3)13& &)2&13) 0)) *) /,&*)/251  0&'2//251 '& *)( 0,02&')'&( 3&,'21>2/)(  '&* /,0,3)2&13, '& ;)(&( '& *) &@/*). A 3)6( '& *) 21;,)/251 &F0&2&13)* '& '2/, /,0,3)2&13, &( 0,(2+*& (&*&//2,1)  )*2') &* 63,', '& 0&'2//251 '& *)( 0,02&')'&( 3&,'21>2/)(8 94& 0,(3&2,&13& (& 432*2@)>1 &1 *) /,1(34//251 '& *,( )0)( '& /4)( '& &942*2+2,. L) &13)) '& *) 042;2/)/251 '& (4+(3)1/2)( 0, '&(32*)/251 '&0&1'& '& 41) &'2') 1462/) 94& &( /,1,/2') /,, &* ;)/3, '& (&0))/251 &13& *,( /,0,1&13&( '& 41) &@/*)8 3)+261 **))') ,*)32*2')' &*)32)8 0, *, /4)*8 *)( &@/*)( /,1 0413,( '& &+4**2/251 05F2,( (,1 >( '2;/2*&( '& (&0)) 0,  '&(32*)/251. P, *, 3)13,8 &( 0&/2(, /,1,/& *)( 0,02&')'&( 3&,'21>2/)( '& *) &@/*) 0)) /)*/4*) *) /,1(3)13& '& &942*2+2,. L)( &@/*)( (& /*)(2;2/)18 '& )/4&', ) (4( 0,02&')'&( 3&,'21>2/)( &1 2'&)*&(  1, 2'&)*&(. U1) &@/*) &( 2'&)* /4)1', /40*& /,1 *)( (2?42&13&( *&&(:
<7=

 PB = X B ( PV )B =( 1− X  A ) ( PV )B
<=

D,1'& *) 0&(251 '& )0, '&0&1'& '& *) 3&0&)34). D,1'& *) 0&(251 '& )0,  (& /)*/4*) /,1 *) &/4)/251 '& A13,21&8 &1 14&(3, /)(, 1, (&> 1&/&()2, /)*/4*)*, 04&(3, 94& /,1,/&,( *)( /,1/&13)/2,1&(.

%)(& G)(:  ´  Pt = P

¿

 P´

 A +

¿

<=

B

´ = y  P  P  A  A t    ¿

¿


´ B= y B  P t =( 1− y  A ) P t     P ¿

¿

¿


I?4)*)1', <= 
( 1− X  A ) ( PV )B ( T ) =( 1− y ¿ A ) Pt 

( 1− y ¿ A ) =( 1− X  A )

 ( PV ) B ( T )  Pt 

 


D&;212/251 '& C,1(3)13&( '& D2(32+4/251: ¿

 y A ( PV ) A ( T )  K  A = =    X  A  P t  ¿ 1− y  A ) ( PV  )B ( T ) (  K B = =  =    X B ( 1− X  A )  P t 

 y B


¿

Y 0, 3)13, (& 04&'& /)*/4*) *) V,*)32*2')' R&*)32):


 K  A ( PV  ) A ( T ) α  AB= =  K B ( PV  )B ( T )

 


L) ,*)32*2')' &*)32) &( 41 3621, 4 32* 94& 32&1'& ) /)+2) &1,( /,1 *) 3&0&)34) 94& /,1 *) /,1(3)13& '& &942*2+2,. S2 &F0&(),( *) &/4)/251 &1 3621,( '&* /,0,1&13& >( ,*>32* A &13,1/&(:  y A =

α X  A 1 +( α −1 )  X  A

 


E1 &* 0&(&13& 3)+), (& )0*2/)> '& *) (2?42&13& )1&):  X n =

Y n α + ( 1− α ) Y n

 


E(3) &/4)/251 &*)/2,1) *)( /,0,(2/2,1&( '& &942*2+2,  y n    x n  &1 3621,( '& *) ,*)32*2')' &*)32). S2 (& )/& *) (40,(2/251 '& 94&

α 

&( 21'&0&1'2&13&

'& *) 3&0&)34)  '& *) /,0,(2/2518 &13,1/&( *) &/4)/251 )13&2, &( *) '& *) *1&) '& &942*2+2, , *) /4) F-.
<.2 MÓDULO DE ENTALP>AS

E* /)+2, '& 3&0&)34) &13& 0*)3,( )')/&13&( &( ?&1&)*&13& 0&94&,8 '& ;,) 94& &* 3621, '& /)*, (&1(2+*& &( 21(2?12;2/)13&. E1 *) ),) '& *,( /)(,(8 *,( /)*,&( '& (,*4/251 04&'&1 &'2(& &1 3621,( '& /2&13,( '& J,* '& (,*4/251. M2&13)( 94& *,( /)*,&( *)3&13&( ) 0&(2,1&( ,'21)2)( (,1 /,1&13& '&* ,'&1 '& '2&@ 2* J,*. P, *, 3)13,8 0)) 3,',( *,( ;21&( 0>/32/,(8  H Vn+1− H ln =( λM ) pr  


E1 ',1'& &* *32, 3621, &( &* 0,&'2, 0,1'&)', '& *,( /)*,&( *)3&13&( ,*)&(. P)) 4/,( 0)&( '& (4(3)1/2)(8 ! /)*,&( *)3&13&( ,*)*&( (,1 /)(2 2'6132/,(8 '& ,', 94& 1, &( 1&/&()2, 0,&'2). S2 (4 '&(2?4)*')' &( *, 12/, 94& 202'& *) )0*2/)/251 '& &(3,( (404&(3,( 0)) (20*2;2/)8 04&'& )(2?1)(& 41 0&(, ,*&/4*) 2)?21)2, ) 41, '& *,( /,0,1&13&(8 ) ;21 '& 94& &13,1/&( *,( /)*,&( *)3&13&( ,*)&( (&)1 ;,@,()&13& 2?4)*&( <(2 (& )/& &(3,8 3,', &* />*/4*, '&+& )/&(& /,1 &* 0&(, ,*&/4*) 2)?21)2,8 21/*4&1', *)( *1&)( '& ,0&)/251  *,( ')3,( &1 &942*2+2,=. E( /*), 94&8 ) 1, (& &1 /)(,( &F/&0/2,1)*&(8 *) &*)/251 LV &1 *) (&//251 &1294&/&',) '& ;)//2,1)', &( +>(2/)&13& /,1(3)13&. P4&'& )0*2/)(& &* 2(, )@,1)2&13, ) /4)*942& (&//251.  A,) /,1(2'6&1(& ',( 0*)3,( )')/&13&( n  r, &13& *,( /4)*&( 1, ) 12 )'2/251 12 &*221)/251 '& )3&2) &1 *) 3,&. U1 +)*)1/& '& )3&2) '):

 Lr+ 1+ V n +1= Ln + V n+ 1  

P4&(3, 94&

 Lr +1 V r

=

Ln

 Lr+ 1= Ln V n+ 1  04&(3, 94&




V n+1 =V n+ 1  *, /4)* &( &*

021/202, '& ;*4, &942,*)*  )0,2@)/251. E* ;*4, '&* *942', &1 /)') 0*)3, &1 41) (&//251 '& *) 3,& &( /,1(3)13& &1 +)(& ,*) 0&,8 /,, &* 0&(, ,*&/4*)  0,&'2, /)+2) /,1 &* 1&, '&* 0*)3,8 *,( ;*4,( &1 0&(, (,1 '2;&&13&(. D&+& ,+(&)(& 94&8 /,, (& 4&(3) &1 &* )1>*2(2( '& *) ;2?4) 8 (2 *)( *1&)( H,y y H,x &1 &* '2)?)) Hxy (,1 &/3)(  0))*&*)(8 &13,1/&(8 &1 )4(&1/2) '& 06'2')( '& /)*,8 *) &*)/251 L/V  0)) 41) (&//251 '& *) 3,& ')') (&> /,1(3)13&8 (21 20,3) &* 3)), &*)32, '& HL. y Q’ &1 *) &/4)/251
<.3 CONDICIÓN TÉRMICA DE ALIMENTACIÓN E* )*, '&

q

&(3> &*)/2,1)', /,1 *) /,1'2/251 362/) '& *) )*2&13)/251. S&

04&'& '&,(3)8 ) 0)32 '& *)( &/4)/2,1&( '&* +)*)1/& '& )3&2)  &13)*0) )0*2/)')( ) *) &3)0) '& )*2&13)/251 &1 *) ;2?4) !8 0)) /,1'2/2,1&( '& ;*4, ,*) /,1(3)13&8 ´ + L = L ´ + V   F + V 

 

´ H  + V H   F H  F  +V´ H vY  + L H  X = L  LX  Y   


<"=

S40,12&1', 94&

 H  LX = H  X  y H vY = H Y 

8 (& 04&'& /,+21)
( L ´´ − L )

(4+(32342 &* &(4*3)', &1 *) '&;212/251 '& q ')') 0, <  =  F 

=

( H Y − H  F )  F 

 

= 0)) ,+3&1&:

<"!=

L) &/4)/251 <"!= &(3)+*&/& 94& &* )*, '& q (& 04&'& ,+3&1& '22'2&1', *) &13)*0) 1&/&()2) 0)) 3)1(;,) *) )*2&13)/251 &1 )0, ()34)', 0, &* /)*,  *)3&13& '& )0,2@)/251 '& *) )*2&13)/251. E* &;&/3, '& *) /,1'2/251 362/) '& *) )*2&13)/251 (,+& *) 0&1'2&13& '& *) *1&) q '&(/23, 0, *) &/4)/251 <"!= (& &(4&  4&(3) &(94&>32/)&13& &1 *) 0)3& (40&2, '& *) ;2?4) !. S& 21/*4&1 &&0*,( '& *1&)( q 0)) /)(,( &1 *,( 94& *) )*2&13)/251 &(3> 0,  &1/2) '&* 0413, '& ,/,  0, '&+), '&* 0413, '& +4+4).
?. MÓDULO DE DESTILACIÓN

?.1 MÓDULO DE ETAPA DE E=UILIBRIO C)') 41, '& *,( 0*)3,( '& *) /,*41) &/2+& 41) /,2&13& '& *942', '&* 0*)3, *,/)*2@)', (,+& 6*  41 ;*4, '& )0, '&* 0*)3, 21&'2)3)&13& 21;&2,. E1 &* /)(, '&* 0*)3, '& )*2&13)/2518 &(3& &/2+& )'&>( 41) &13)') '& *942', , )0,  /,1 *) /,0,(2/251 ,2?21)* '& *) &@/*) 94& (& '&(&) '&(32*). E(3& ,'&*, &0&(&13) *)( &/4)/2,1&( '& 41 0*)3, 94& (,1 *)( 94& '&(/2+&1 *,( +)*)1/&( '& 41 0*)3, 302/,
lato

•

Bl#!e 6l&%l )e Mte$i@ P&23& /,1,/& *) /)132')' '& )3&2) /,13&12') &1 /)') 0*)3, '& *) /,*41). V n−1+ Ln+1=V n + Ln  

•

<""=

Bl#!e &$ C&'&#e#te@ P&23& /,1,/& *) ;)//251 ,*) '& )3&2) '& /)') /,0,1&13& /,13&12') &1 *) &@/*).  y n−1 V n−1 + x n+ 1 Ln+1= y n V n + x n Ln

<"#=

 y n−1=

•

 L x n + V y n− L x n +1 V 

 

<"#+=

E,(ili%$i& )e *ses@  S& 432*2@)> *) &/4)/251 '& ,*)32*2')' &*)32) 94& &*)/2,1) *)( /,2&13&( ()*2&13&(:

 X n =

yn

α +(1 −α )  y n  

<"=

?.2 MÓDULO DE SECCIÓN DE ENRI=UECIMIENTO !

n #

"

*i($ 13. Se!!i"# )e E#$i,(e!i'ie#t&

E* /,1'&1()', &*221) 3,', &* /)*, *)3&13& '&* )0, 021/20)*8 0&, 1, &1;) >( &* *942', &(4*3)13&. P, *, 3)13,8 *,( 0,'4/3,( '&* &;*4,  '&(32*)', (,1 *942',( &1 &* 0413, '& +4+4)   y D = x D = Z  D . P4&(3, 94& &* *942',8 L, ,*&(8 94& /)& '& /)') 0*)3,  &* )0,8 V ,*&(8 94& )(/2&1'& '& /)') 0*)3, (,1 /,1(3)13&( (2 (& )132&1&1 *)( (40,(2/2,1&( (20*2;2/)',)( 4(4)*&(8 1, (& 1&/&(23)1 *,( (4+1'2/&( 0)) 2'&132;2/) *) ;4&13& '& &(3)( /,2&13&(. S21 &+)?,8 *)( /,0,(2/2,1&( /)+2)1. L,( 0*)3,( 94& (& 4&(3)1 (,1 0*)3,( 3&52/,(8 '& ;,) 94& *) /,0,(2/251  '&* )0, '&* 0*)3, 1-6(2, &(3> &1 &942*2+2, /,1 &* *942', '& /,0,(2/251 F 94& ()*& '&* 2(, 0*)3,. H)/2&1', 41 +)*)1/& &1 &* /,1'&1()',8 (& ,+32&1& &* +)*)1/& '& )() 3,3)*:

V = D + L  

<"K=

B)*)1/& '& C,0,1&13&  y n+1 V n+ 1= x n Ln + z D D  

<"=

R&;*4, 213&1,  L V   

<"7=

 L  D

<"=

 !"=

R&;*4, &F3&1,  !=

D&(0&)1', L (& 32&1&  ! # D = L

 

<")=

" #

$

MÓDULO DE LA ETAPA DE ALIMENTACIÓN EN LA ETAPA N

# 'n1

! yn

'n

yn1 % %

*i($ . Et )e Ali'e#t!i"# A)i%ti! •

B)*)1/& '& )() 3,3)* ´ + V   F + L + ´ V = L

•

B)*)1/& 0, /,0,1&13&

<"=

´ X  + V y  FZ  F + LX n+ 1+  ´ V y n− 1= L n n

 

(30)

"ado +ue ´ = L + L F   L

 

(31)

   L $   =  ( 32 ) ∴ L F = F ( 33 )  F 

Sustituyendo (33) en (31) ´ = F + L  L

 

(34)

´ ara la -orriente V   se tiene

´ =V + ( 1 − ) F  V 

 

(35)

"esejando ara  y n+1  de la e-ua-i/n (30) tenemos

 y n−1=

´ X n+ V y n − FZ  F − LX n +1  L ´ V 

(36)

EN EL EBULLIDOR ! #

%

*

*i($ 15. E%(lli)&$ !&# Ali'e#t!i"#

Bl#!e 6l&%l )e Mte$i@ L) )2)/251 '& *) /)132')' '& *942', /,13&12', &1 &* &2',8 /,, /,1(&/4&1/2) '& *,( /)+2,( (4;2',( &1 *)( /,2&13&( '& &13)')  ()*2') '&* 2(,.  F + L =V + B  

(37)

´ = F + L  L   (38)

Bl#!e &$ C&'&#e#te@ L) ;)//251 ,*) '& /)') 41, '& *,( /,0,1&13&( '& *) &@/*) *942') /,13&12') &1 &* /)*'&18 (& ,+32&1& &'2)13& &* +)*)1/& 0,  /,0,1&13&:  F z F + L x 1=V y B + B x B  

´  x´ = F z F + L x 1  L  

(3)

(40)

P, 3)13,8 (4(3234&1', *) 2?4)*')'8 *) &/4)/251 <= 94&') '& *) (2?42&13& ;,): ´  x ´ = V y B+ B x B  L   (41)

 F z F + L x n  x´ =   ´  L

(42)

´ = F + L (43)  L

$

I?4)*),( ) /&, 0)) /,0,+) 94& *,( ')3,( (&)1 /,&/3,(:  x´  ´  L−( B x B + V y B )=0  

(44)

MÓDULO DEL EBULLIDOR PARCIAL

*

E* /)*'&1 0,0,/2,1) /)*, ) *) /,*41) '& '&(32*)/2518 '2/, /)*, &( 432*2@)', 0)) )/& &+4**2 *) &@/*). P)32/4*)&13& &1 &(3& &(34'2,8 41) 3&,&(2(3&1/2) &*6/32/) &( *) 94& 0,0,/2,1) /)*, ) *) &@/*) )*)/&1)') &1 &* /)*'&18 94& )* /)*&13)(& 0,'4/& 41 ;*4, '& )0,
Bl#!e 6l&%l )e Mte$i@ L) )2)/251 '& *) /)132')' '& *942', /,13&12', &1 &* &2',8 /,, /,1(&/4&1/2) '& *,( /)+2,( (4;2',( &1 *)( /,2&13&( '& &13)')  ()*2') '&* 2(,.

´ = B + V   ´  L

 

<K=

D,1'& '&(0&),( B ´ − ´V    <K)= B = L

Bl#!e &$ C&'&#e#te@ L) ;)//251 ,*) '& /)') 41, '& *,( /,0,1&13&( '& *) &@/*) *942') /,13&12') &1 &* /)*'&18 (& ,+32&1& &'2)13& &* +)*)1/& 0,  /,0,1&13&: ´ X  = B x +  ´  L n B V Y n+1

 

<=

D&(0&)1', '& *) &/4)/251  (& 32&1& B=

´ X n V´ Y n+1− L    x B

<)=

P, 3)13, *) &/4)/251 94&') '& *) (2?42&13& ;,)  x B=

´ X n− ´V Y n +1  L   B

<7=

I?4)*),( ) /&, 0)) /,0,+) 94& *,( ')3,( (&)1 /,&/3,( ´ X n − ´V Y n+1  L B

∴

=

Y n + 1

( α −1 ) Y n + + 1  

<=

1

´ X n− ´V Y n+ 1  L Y n+1 − =0   B ( α −1 ) Y n+1 +1

<=

# 1 ! y y1 2  

2

ym1m1

?.3 MÓDULO DE LA COLUMNA COMPLETA DE DESTILACIÓN m

 A* 0*)13&) *,( +)*)1/&( )( /,, *)( &/4)/2,1&( '& &942*2+2,8 *,( 5'4*,( &2()',( )13&2,&13& (&>1 (24*)',( &1 /)') 41, '& *,( 0*)3,( '& &942*2+2, m ym12

94& /,13&1?) *) 3,& '& '&(32*)/251. E1 (&?42') (& 0&(&13)1 &* 5'4*, '& *) /,*41) /,0*&3) /,1 &13)')(  ()*2')( &1 ',1'& *) /,1&F251 &13& 5'4*,( &( 41) ;,) '& &F0&() *) 3)1(2(251 '& 21;,)/251: 41 &(4*3)', '& 41 5'4*, &( 432*2@)', 0, ,3, 5'4*, /,, ')3, 0)) ,+3&1& ) (4 &@ ,3,( &(4*3)',(. E1 /)') 5'4*, (& '2(321?4&1 21;,)/2,1&( <)2)+*&(= '& &13)')8 )2)+*&( 0,02)( '&* 5'4*, <213&1)(=  ()*2')( <, &(4*3)',(=. E* /,0,3)2&13, '& 41 5'4*, 2&1& ;2)', 0, &/4)/2,1&( 94& *2?)1 )2)+*&( '& &13)') )* 5'4*, <21;,)/2,1&( 94& 0,2&1&1 '& ,3,( 5'4*,(=8 )2)+*&( '& ()*2') <21;,)/2,1&( 94& (& &1)1 ) ,3,( 5'4*,(=  )2)+*&( 213&1)(

n

&(,( 12&*&(. L) &(04&(3) '& 41 5'4*, &( 21(3)13>1&) , &3)')') (&?1 (& /,1(34) *,( 5'4*,(. #

"

DIA6RAMA DE *LUJO E1 (&?42') (& 0&(&13)1 &* ,'&*, '& *) /,*41) /,0*&3): P)) '2/, 0,+*&) <0,+*&) .!K H&)1*& S&)'&=8 (& (40,1& '&)& ,*)  C,1(3)13&8 )( /,,8 41) /,*41) )'2)+>32/). E* 5'4*, '& C,*41) '& D&(32*)/251 B21)2) 32&1& *)( (2?42&13&(:

E#t$)s@ D

%*4, M,*) '&* D&(32*)',8
YD

%)//251 M,*) '&* D&(32*)',.

%

%*4, M,*) '& *) A*2&13)/251.

@%

%)//251 M,*) '& *) A*2&13)/251.

9

C,1'2/251 T62/) '& *) A*2&13)/251.

[

V,*)32*2')' R&*)32).

Sli)s@ B

%*4, ,*) '&* 0,'4/3, '& /,*).

FB

%)//251 ,*) '&* 0,'4/3, '& /,*).

ECUACIÓN E942*2+2, '& %)(&(  X n =

N8MERO <"=

Y n α +( 1− α ) Y n

B)*)1/& 0, C,0,1&13&( '& *) E3)0) N  y n−1=

 L x n + V y n− L x n + 1

<"#+=

V 

B)*)1/& 0, /,0,1&13& &1 &* /)*'&21 ´ X n V´ Y n+1− L B=

<)=

 x B

B)*)1/& '& M)() &1 &* C,1'&1()',  V = L + D

<"K=

B)*)1/& 0, C,0,1&13& &1 &* C)*'&1 /,1 A*2&13)/251 !

<#=  F z F + L x n  x´ = ´  L

C>*/4*, '&  L´ ´ = F + L  L

% %

<#=

C>*/4*, '& B ´ B   L´ −V 

 ´ −( B x B + V y B )=0  x´  L

*

<K)=

<=

$

+= A*2&13)/251 &1 &* 0*)3, /,1 41) &*)/251 '& &;*4, '& # L,( &(4*3)',( ,+3&12',( /,1 &* 0,?)) V2(S2 ;4&,1 /,0))',( /,1 *,( ,+3&12',( '&* 0,?)) /,&/2)* A(0&1 P*4( *,?>1',(& &(4*3)',( 4 (22*)&(. E1 *) (2?42&13& 3)+*) (& 4&(3) *) /,0))/251 '&* ;*4, ,*)8 3)13, '&* '&(32*)', /,, '& *,( ;,1',(8  *)( ;)//2,1&( ,* '& *,( ;,1',(: Tabla 1 Comparación de resultados VisSim Vs. Aspen Plus

\Se ingresaron varios valores de  al simulador comercial !spen "lus, #asta lograr un destilado aproximado al $% & 'ver anexo, apartado !(.

S& 04&'& ,+(&) /*))&13& 94& *,( &(4*3)',( /,21/2'&1 )(3) /,1 /21/, /2;)( IMULADORE !isi"

9S: #S DATO DE ENTRADA  P=101 )P(

$  =0

DATO DE ENTRADA

 F =100

nnon α =2.5  x D =0.75  F =100

 z F =0.5

)*+l r

 z FA =50

 )*+l r

 z FB=50

 )*+l ,r

 N =3

 D=20 ( %&p&'%t( )

 N  F =2

 !=3

 !=3

 =1

$

" #

 D =24.5614

 P- =101 )P(



 P' =101 )P(

REULTADO

;:S#<9"=S

 D=24.5614

 D=24.561

B =75.4386

B =75.439

 x B= 0.418605

 x B= 0.418732

(2?12;2/)32)(8 *) )2)/251 94& (& 0&(&13) &( 0, 412')'&( &1 *)( 2*6(2)( ,+3&12&1', )( 41 &;2/2&13& &(4*3)', &1 *)( ',( 0)3&(8 3)13, &1 V2(S2 /,, &1 &* (24*)', /,&/2)* A(0&1 P*4(. P,'&,( '&/2 94& V2(S2 &( 41 *&1?4)& '& 0,?))/251 2(4)* 0, (4 /)0)/2')' '& ,'&*)  (24*) /,0*&,( (2(3&)( '21>2/,(. V2(S2 /,+21) 41 &1()+*)', '& *) 213&;)@ 2134232) '& ))(3)  /,*,/) *,( '2)?))( '& +*,94&( ) 41 ,3, '& (24*)/251 '& ?)1 )*/)1/&. E1 &@ '& ;,) &/4)/2,1&( (24*3>1&)( /,1 *) 1,3)/251 )3&>32/)8 *) /,1(34//251 '& ,'&*,( &( 432*2@) *,( +*,94&( 0)) &(,*& &* 0,+*&). E* 0,'& 

'& *) 432*2@)/251 '& ,'&*,( 04&'& (& 2*4(3)') 0, *,( 0,+*&)(8 ) &14', &*)/2,1)',( /,1 &/4)/2,1&( )3&>32/)(8 *, /4)* 0)&/& 0,/, 0,+)+*&8 0&, (2 *,( ,'&*,( (& /,1(34&1 0)) ,(3) *) (234)/2518 *) (,*4/251 (& 4&*) /*))8 21/*4(, ,+2,.

ANEO APARTADO A ALIMENTACIÓN EN EL PLATO CON UNA RELACIÓN DE RE*LUJO DE 3 Res&lie#)& 'e)i#te el le#(/e )e VisSi' P)) *) &(,*4/251 '&* 0,+*&)8 (& 0,0,/2,1),1 *,( )*,&( /,1,/2',( 0, &* 0,+*&): -

-

-

α =2.5

y D =0.75 F =100

).*+l 

z F =0.5  =1 != 3 D =20 ( %&p&'%t+ )

E(3,( )*,&( &(3>1 )1&F)',( &1 &* +*,94& /,04&(3, '& !)*S. :n el >lo+ue se -ontienen los datos roor-ionados or el ro>lema

D&13, '&* +*,94& +*L*S &1/,13),( +*,94&( (&/41')2,(8 *,( +*,94&( '&* *)', 2@942&', 1,( )4') ) &(,*& 14&(3, 0,+*&) 0)) /)') 41, '& *,( /)(,(8 '&* *)', '&&/, (& 4&(3) &* +-L*  Q"*S. :n el >lo+ue ?@"#=S se -ontienen >lo+ues se-undarios ne-esarios ara el ro>lema a resolAer.

 A* &13) )* +*,94& +odulo de la columna para inciso 08 (& &1/4&13) *,( 5'4*,( 0,?))',( 0)) &* 0,+*&) &1 &(0&/;2/,.

 ASPEN PLUS P)) &* (24*)', /,&/2)* !spen (& (&*&//2,1)1 &* 320, '& /,*41) ) 432*2@).

P,(3&2,&13& (&*&//2,1),( *,( /,0,1&13&(8 94& 0)) 14&(3, /)(, 0,+*&) &( &* B&1/&1,  &* T,*4&1,.

S& (&*//2,1) &* ,'&*, ) 432*@)  (& &(0&/2;2/)1 *)( )2)+*&( 0)) *) /,*41)  /)') 41) '& *)( /,2&13&(.

%21)*&13& (& ,+32&1&1 *,( (2?42&13&( &(4*3)',(