CICLOHEXANONA, DESTILACION BINARIA

7/17/2019 CICLOHEXANONA, DESTILACION BINARIA

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DESTILACIN BINARIA DEL SISTEMA CICLOHEXANONA-CICLOHEXANOL,CARACTERIZACIN DEL PROCESO Y DE LA MEZCLA A SEPARAR:

Proceso De Desti!ci"# De Cico$e%!#o#!&

Prese#t!'o (or:MICHELL )OS* MONTILLA PRADO, Co': +./+

0NI1ERSIDAD DEL 1ALLEESC0ELA DE IN2ENIER3A 403MICASANTIA2O DE CALI - 1ALLE

5+//DESTILACIN BINARIA DEL SISTEMA CICLOHEXANONA-CICLOHEXANOL,

CARACTERIZACIN DEL PROCESO Y DE LA MEZCLA A SEPARAR:Proceso De Desti!ci"# De Cico$e%!#o#!&

/


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Prese#t!'o (or:MICHELL )OS* MONTILLA PRADO, Co': +./+

Pro6esor:)AIME )ARAMILLOI#7e#iero 489ico

0NI1ERSIDAD DEL 1ALLEESC0ELA DE IN2ENIER3A 403MICA

SANTIA2O DE CALI - 1ALLE5+//

ContenidoI; 3#'ice 'e


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II; 3#'ice 'e T!=!s;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.

/ I#tro'8cci"#;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;>

5 O=?eti@os;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

5;/ O=?eti@o 2e#er!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

5;5 O=?eti@os Es(ec9 EF8ii=rio L9F8i'o-1!(or (!r! ! ec! Cico$e%!#o#! GCico$e%!#o;;;;;;;;/

Mto'os 7rJ


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/+ Noe#c!t8r!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.

// Bi=io7r!69!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.

I. ndice de fguras


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Figura 1. Grupo de reacciones presentes en el proceso de hidrogenacin de

fenol.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; Figura 2. Diagrama del Proceso de destilacin de Ciclohexanona. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;>Figura 3.Torre 'e 'esti!ci"# T-5&;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 4. Del auste !a" Diagrama #$x$% % !&" Diagrama x$%. 'os puntos son los

datos experimentales % las l(neas los )alores calculados. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/Figura 5.Di!7r!! T-%- 'e siste! Cico$e%!#o#! K/ Cico$ec!#o K5 !P 5++ H7;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/.Figura 6.Di!7r!! %- 'e siste! Cico$e%!#o#! K/ Cico$ec!#o K5 ! P555;. H7;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/.Figura 7.Di!7r!! H-%- 'e siste! Cico$e%!#o#! K/ Cico$ec!#o K5 !P 5++ H7, co# 8#! Te(er!t8r! 'e re6ere#ci! Tr ++ ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/>Figura 8.Di@isi"# 'e ! torre 'e 'esti!ci"# e# seccio#es;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/Figura 9.L9#e! 'e Aie#t!ci"# 9#e! 'e re8?o 9#io;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;55Figura 10.L9#e! 'e recti


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Figura 40.6/G #Ro /;5;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 41.6/G #Ro /;.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Figura 42.6/G #Ro 5;+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Figura 43. 65G #Ro /;/;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;>Figura 44.65G #Ro /;5;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;>

Figura 45.65G #Ro /;.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 46.65G #Ro 5;+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 47. 6/ #Ro /;/;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; Figura 48.6/ #Ro /;5;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 49.6/ #Ro /;.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 50.6/ #Ro 5;+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 51.Re8?o M9#io co#tr! ! 6r!cci"# 'e @!(or;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.+Figura 52.Nero 'e et!(!s i'e!es e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or e6!ctor 'e esc!!ie#to 'e re8?o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;./Figura 54.Nero 'e (!tos i'e!es e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or e6!ctor 'e esc!!ie#to 'e re8?o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.5Figura 53.Qr!cci"# 'e @!(or co#tr! e re8?o 9#io;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.5

II. ndice de Tabas

Taba 1.B!!#ce 'e !teri!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; #a&la 2. Composiciones % temperaturas de los *uos de la torre;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

>


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T!=! ; Co#st!#tes 'e ! ec8!ci"# 'e A#toi#e;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/5Taba 4.Res8t!'os 'e !?8ste 'e '!tos e%(erie#t!es;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/Taba 5.Co#st!#tes (!r! C(iF;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/

T!=! >; Co#st!#tes (!r! CJc8o 'e ! e#t!(9! 'e @!(ori!ci"# KH@!(;;;;;;;;;;/Taba 7.Q8#cio#es co(ee#t!ri!s 'e c"'i7o 'es!rro!'o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;5+

Taba 8.Res8t!'os 'e os cJc8os (or !=os to'os;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Taba 9.Re8?o M9#io e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;./Taba 10.Neo 'e et!(!s i'e!es to'o 'e McC!=e-T$iee;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;./Taba 9.Re8?o M9#io e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.5Taba 10.Nero 'e et!(!s i'e!es Mto'o'e Po#c$o# S!@!rit;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Taba 9.Des@i!cio#es 'e re8?o 9#io to'o !(ro%i!'o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Taba 10.Des@i!cio#es 'e Nero 'e et!(!s i'e!es 'e to'o !(ro%i!'o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; .


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1 Introducci!n

L! cico$e%!#o#! tie#e 8# #ero si7#i, > 8# (o9ero 'e Jci'o !'9(ico $e%!etie#'i!i#!; L! cico$e%!#o#! t!=i# se 8tii! coo (ro'8cto

i#tere'io e# ! (ro'8cci"# 'e c!(ro!ct!!, F8e (osteriore#te se 8tii!rJe# ! 6!=ric!ci"# 'e #o#->;

Otro 8so i(ort!#te es e# ! 6!=ric!ci"# 'e steres (!r! e 8so 'e(!sti


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De!c8er'o ! o !#terior es c!ro F8e ! corrie#te 'e s!i'! 'e 8# re!ctor 'e$i'ro7e#!ci"# c!t!9tic! 'e 6e#o, tie#e 8#! ec! 'e cico$e%!#o#! cico$e%!#o, ?8#to co# e 6e#o e $i'ro7e#o F8e #o re!ccio#!ro#, Js!78#!s i(8re! coo $i'roc!r=8ros Js (es!'os;L! se(!r!ci"# 'e est!s corrie#tes se (8e'e re!i!r (or 8# (roceso 'e

'esti!ci"#, (ero es #eces!rio $!cero 'e !#er! e


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2 "b#eti$os

2.1 "b#eti$o %enera Re!i!r e c!c8o (or et!(!s 'e eF8ii=rio, 'e 8#! torre 'e 'esti!ci"#

(!r! se(!r!r 8#! ec! 'e Cico$e%!#o#!-Cico$e%!#o, co(!r!r osres8t!'os o=te#i'os (or 'os to'os 'i6ere#tes 'e cJc8o;

2.2 "b#eti$os &s'ec(fcos

Des!rroo 'e 8# c"'i7o e# ! (!t!6or! MATLAB, F8e re!ice os

cJc8os 'e #ero 'e et!(!s (or e to'o 'e McC!=e-T$iee, otroF8e o $!7! (or e to'o 'e Po#c$o#-S!@!rit;

Deteri#!r ! e


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3 )escri'ci!n de 'roceso de *+roceso de destiaci!nde cico,e-anona.

)escri'ci!n genera de 'roceso

Figura 2.Diagrama del Proceso de destilacin de Ciclohexanona.

L! corrie#te F8e e#tr! ! (roceso K/ es 8#! ec! 'e Cico$e%!#o#!,Cico$e%!#o, Qe#o, 8#! 8 =!?! c!#ti'!' 'e !78#os co(8estos 'e !to(8#to 'e e=8ici"# K(es!'os, est! corrie#te e#tr! e# ! torre T-/, esse(!r!'! e# tres corrie#tes, ! (rier! es e (ro'8cto 'e c!=e! K5, e c8! es

(rJctic!e#te cico$e%!#o#! (8r! co# 8# (eF8eVo co#te#i'o 'e cico$e%!#o,e 'esti!'or 'e est! torre o(er! ! 8# re8?o 'e ;>., ! 8#! (resi"# 'e + torr retir! 8# c!or 'e >5 c!G$; L! corrie#te i#tere'i! 'e est! torre Kco#tie#e so!e#te cico$e%!#o#! cico$e%!#o, (!s! ! 8# (roceso 'ese(!r!ci"# (osterior e# ! torre T-5; E tercer 8?o es e (ro'8cto 'e 6o#'o K>,co#tie#e to'o e 6e#o os co(8estos (es!'os F8e i#7res!ro# e# ! torre,Js 8#! (eF8eV! (!rte 'e cico$e%!#o#! cico$e%!#o, est! corrie#te es!ie#t!'! ! ! torre T-, 'o#'e se soete ! otro (roceso 'e se(!r!ci"# 'eF8e #o se tie#e# '!tos es(ec95 torr se i#tro'8ce

8# c!or 'e // c!G$; E co#'e#s!'or 'e ! torre T-5 o(er! ! 8# re8?o 'e;5., 8#! (resi"# 'e + torr, retir! 8# c!or 'e 5 c!G$, ie#tr!s ere=oier o(er! ! 8# re8?o 'e ;+, 8#! (resi"# 'e . torr, e i#tro'8ce 8# c!or'e / c!G$;

//


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4 Caracteri/aci!n de 'roceso aances de ateria'resi!n te'eratura de cada u#o de 'roceso.

aance de ateriaTo!#'o coo =!se 'e cJc8o / $or! 'e o(er!ci"#

Tabla 1.+alance de materia

8?o 1 2 2a 2b 6 6 6bCico$e%!#o#! KoG$ /, /++,+ >,5> >,.> ,> >,/> /,+Cico$e%!#o KoG$ ,+ +,+ /,+ /,/+ +,5 5,+ /,Qe#o KoG$ /+,> +,++ +,++ +,++ /+,> >/,5 .+,>+Co(8estos (es!'osKoG$ +,+ +,++ +,++ +,++ +,+ +,+ +,5+

Tota 5+, /+/,++ >,>. >,>. />, /.+,5 /,Te'eratura C /5+,++ 5,++ 5,++ 5,++ />/,++ />/,++ />/,++

8?o 3 4 4 4b 5 5 5bCico$e%!#o#! KoG$ 5,./ ., 55,>> 55,5 5,> 5.,+ 55,>Cico$e%!#o KoG$ , +,/> +,+ +,> , , >,>.Qe#o KoG$ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++Co(8estos (es!'osKoG$ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++Tota +,++ .,++ 5,> 55,> >,++ +5,+/ 5>>,+/Te'eratura C //,++ 5,++ 5,++ 5,++ //,++ //,++ //,++

/5


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5 )escri'ci!n de e:ui'o seeccionado condicionesde o'eraci!n.

P!r! ! e!=or!ci"# 'e (roecto, se =8sc! re!8!r e c!c8o (or et!(!s 'eeF8ii=rio 'e ! torre 'e 'esti!ci"# T-5, P!r! se(!r!r cico$e%!#o#! 'e 8#ec! co# Cico$e%!#o

Figura 3. #orre de destilacin #$2.

Res(ecto ! ! torre se tie#e ! si78ie#te i#6or!ci"#:

Tabla 2.Composiciones % temperaturas de los *uos de la torre

Aie#toF Desti!'o) Qo#'oFQ8?o 3 4 5

Qr!cci"# o!r 'eCico$e%!#o#! K/ +,/> +,+ +,>Qr!cci"# o!r 'eCico$e%!#o K5 +,+5 +,+++ +,5+>

Te(er!t8r! KC //,++ 5,++ //,++

CondensadorRe8?o 'e ;5.

Presi"# 'e + torr KH7C!or retir!'o 'e 5 c!G$

;eboierRe8?o 'e ;+

Presi"# 'e . torr KH7C!or s8i#istr!'o 'e / c!G$;

/


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6 &:uiibrio >(:uido?@a'or 'ara a e/caCico,e-anona ACico,e-ano.

P!r! este siste!, se e#c8e#tr! re(ort!'os '!tos e%(erie#t!es 'e eF8ii=rio9F8i'o @!(or, ! ! (resi"# 'e o(er!ci"# 'e ! torre ! (resio#es cerc!#!s; E#! iter!t8r!, os '!tos se e#c8e#tr!# re(ort!'os (or @!rios !8tores, @!ri!#si7#iU, re!i!# i#@esti7!cio#es so=re e eF8iir=io 9F8i'o@!(or 'e este siste!, e# os isos r!#7os est8'i!'os (or os !8tores!#teriore#te e#cio#!'os; E# est! ti! i#@esti7!ci"# se e#cio#!#tr!=!?os $ec$os (or 1o# e=erU, F8i# ! (!rtir 'e '!tos e%(erie#t!es 'e !s68#cio#es e%ceso Ki#c8e#'o e#t!(9!s 'e ec!'o, (rese#t! 'es@i!cio#es'e co(ort!ie#to i'e! F8e so# 'e!si!'o (eF8eVos (!r! (rese#t!rco(ort!ie#to !eotr"(ico; E t!=i# seV!! F8e ! cico$e%!#o#! essoeti'! 8#! re!cci"# 'e co#'e#s!ci"#, e# ! F8e se i=er! !78! se 6or! e#

e co#'e#s!'o /-Cico$e%e#-K/--cico$e%!#o#!-K5, este tio (o'r9! ser eco(8esto F8e (rese#tet! co(ort!ie#to !eotr"(ico co# ! cico$e%!#o#!;

E# ! i#@esti7!ci"# 'e 2oo'i# Nes$! se $! s8(er!'o este tioo=st!c8o, se re!i!r"# e'icio#es ! .+, ., 5++, /++, + H7,(resio#es e# !s F8e #o se (rese#to #i#7# co(ort!ie#to !eotr"(ico; Port!#to, (!r! ! c8r@! 'e eF8ii=rio 'e siste!, se tr!=!?! co# os '!tosre(ort!'os (or 2oo'i# Nes$!;Coo e siste! est! ! =!?! (resi"#, e cJc8o se re!i! to!#'o e# c8e#t!correccio#es 'e ! i'e!i'!' soo e# 6!se 9F8i'!, es 'ecir F8e ! co#'ici"# 'e

eF8ii=rio 'e i78!'!' 'e 687!ci'!'es se (8e'e e%(res!r cooy iP=xi iPsati(6.1)

yi : Co(osici"# 'e co(o#e#te i e# ! 6!se 'e @!(or

P: Presi"# 'e siste!


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x i : Co(osici"# 'e co(o#e#te i e# ! 6!se 9F8i'!

i : Coe


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; g21g11

E !?8ste 'e '!tos se re!i! c!c8!#'o @!ores 'e yi 'e T ! (!rtir 'e os

@!ores 'e x i P e%(erie#t!es, e'i!#te 8# !7orito =8r=8?! T; Estos@!ores c!c8!'os se co(!r!# co# os @!ores e%(erie#t!es, se 'eteri#!! 'i6ere#ci!, se 'e


18/72

g21g11=2.11475354x105cal/gmol

E# tri#os 7e#er!es, os res8t!'os 'e !?8ste (rese#t!# os si78ie#teserrores (roe'io J%io e# e co#?8#to 'e '!tos e%(erie#t!es;

Tabla 4.-esultados del auste de datos experimentales

PKH7xexp yexp T("C) ycalc Tcalc(" C) Ery ErT(" C)

. +,/+ +,/ /, +,/ /,+ +,+++ -+,5 +,55 +,5 /, +,55 /,> +,++5 +,/ +,.+ +,./ /., +,.5 /.,. -+,++ -+,/ +,.+ +,>. /, +,>./ /, +,++ +,+ +,/ +,.> /5,> +,. /5, -+,++5 -+,/

5++ +,/+. +,/>. //,> +,/>. //, +,+++ -+, +,5. +, //, +,> //,+ +,++/ -+,

+, +,..+ //.,/ +,../ //., -+,++/ -+, +,. +,>/ //, +,> //, -+,++> -+, +,> +,55 //,+ +,5 //,5 -+,++ -+,5 +,+ +,.. ///,> +,.> ///, -+,++/ -+,/

/++ +,/+ +,/. /+5,> +,/ /+,+ -+,+/ -+, +,5 +, , +, /++, -+,++ -+, +, +,. >, +,.> , +,++5 -/,/ +,. +,/ , +,5 .,5 -+,+/ -+, +,+ +,5 5, +, ,> -+,++> -+, +,/ +,. 5,5 +,/ 5, -+,++> -+,>

ErY#rom=0.004ErYmax=0.019

Er Tmax=0.4 "C ErTmax=1.1" C

E# ! Qi78r! se (8e'e o=ser@!r 'e !#er! 7rJ


19/72

K!

K=Figura 4.Del auste !a" Diagrama #$x$% % !&" Diagrama x$%. 'os puntos son

los datos experimentales % las l(neas los )alores calculados.


20/72

Figura .Diagrama #$x$% del sistema Ciclohexanona !1" Ciclohecanol !2" a

P/ 200 mmg.


21/72

Figura !.Diagrama x$% del sistema Ciclohexanona !1" Ciclohecanol !2" a P/

222. mmg.


22/72

Figura ".Diagrama $x$% del sistema Ciclohexanona !1" Ciclohecanol !2" a

P/ 200 mmg3 con una #emperatura de referencia #r / 00 5.

D8r!#te e cJc8o 'e 'i!7r!! H-%- se 8tii!ro# !s si78ie#tes ec8!cio#es,

(!r! C#li$ (!r! H%a# res(ecti@!e#te

C!(!ci'!' C!or9


23/72

Tabla !. Constantes para C8lculo de la entalp(a de )apori9acin !)ap"

B TC

< Tm+n()) Tmax())

Cico,e-anona

1

53.720 629.15 0.285 242.00 629.15

Cico,e-ano 2 85.741 625.15 0.527 296.60 625.15

7 Dtodos grEfcos 'ara e cEcuo de eta'as ideaes

Estos to'os 'e cJc8o (!r! 'esti!ci"# soo so# !(ic!=es ! ec!s=i#!ri!s, soo ties (!r! 8# 'iseVo (reii#!r 'e ! torre, !8#F8e (rese#t!#8 (oc! (recisi"# res(ecto ! 8# 'iseVo re! 'e 8#! torre, so# 'e 7r!# 8tii'!'(!r! 8#! !or co(resi"# 'e ! o(er!ci"# 'e 'esti!ci"#, (eriteest!=ecer co#'icio#es "(ti!s 'e o(er!ci"#; Los to'os Js co#oci'os so#

e to'o 'e McC!=e-T$iee e to'o 'e Po#c$o#-S!@!rit, os c8!es se(rese#t!# 'e 6or! 7e#er! ! co#ti#8!ci"#, se tr!t!r!# co# !or(ro68#'i'!' co# e 'es!rroo 'e c"'i7o; E# c!'! 8#o 'e estos to'os se!s8e F8e !s corrie#tes s!ie#tes 'e 8# iso (!to se e#c8e#tr!# e#eF8ii=rio tro'i#Jico

7.1 Dtodo de cCB&?TI&>&


24/72

E to'o 'e McC!=e-T$iee, est!=!s!'o e#ter!e#te e# os=!!#ces 'e !teri! 7o=! (orco(o#e#te, e# ! c8r@! 'eeF8ii=rio (!r! e siste! e#

c8esti"#;

Coo se o=ser@! e# !


25/72

'e e#er79!, to!#'o e# c8e#to os e6ectos tricos; P!r! e to'o ! torret!=i# es 'i@i'i'! e# @!ri!s seccio#es, 'e ! is! 6or! F8e se $io (!r! eto'o 'e McC!=e-T$iee;

Este to'o 8tii! e 'i!7r!! H - x - y e# (!r!eo co# e 'i!7r!!

x - y , (!r! 'eteri#!r e #ero 'e et!(!s e# ! torre, e (!to "(tio 'e

!ie#t!ci"#, !s co#ce#tr!cio#es (or et!(!, ! e#t!(9! 'e c!'! et!(!, !

i78! F8e e# e to'o !#terior, !(oJ#'ose e# e 'i!7r!! T - x - y ,

es (osi=e co#ocer ! te(er!t8r! e# c!'! (!to;

Es # to'o Js 7e#er!i!'o (8es se (8e'e !(ic!r ! c8!F8ier siste!,sie(re c8!#'o se te#7!# '!tos (recisos 'e E#t!(9! (!r! e iso, si #o se'is(o#e 'e estos '!tos, e to'o (ier'e 8c$! (resici"#;

8 &aboraci!n de c!digo cEcuo de una torre


26/72

8.1 cCB&?TI&>&A$or! se @! ! (rese#t!r ! estr8ct8r! 'e c"'i7o re!i!'o e# ! (!t!6or!MATLAB, ostr!#'o ! iso tie(o 'e 6or! 8 7e#er!, os c!c8os'es!rro!'os (or e c"'i7o '8r!#te 8#! corri'!; L! eto'oo79! e(e!'! (!r!e cJc8o 'e !s et!(!s e# estos c"'i7os, #o corres(o#'e ! 8# to'o

#8rico 6or! (!r! ! so8ci"# 'e este ti(o 'e (ro=e!s, es Js =ie# 8#'es!rroo #8rico, to!#'o coo =!se e to'o 7rJ


27/72

nRo : E 6!ctor (!r! esc!!r e re8?o re! e# tri#os 'e Re8?o

9#io;

f oT : Qr!cci"# 'e @!(or " Te(er!t8r! 'e ! corrie#te 'e !ie#to;

L! ti! co#'ici"# es o(cio#!, si(ee#te es #eces!rio 8# '!to !'icio#!(!r! c!r!cteri!r e !ie#to, o c8! se (8e'e $!cer


28/72

Y e =!!#ce 'e !s! (!r! e co(o#e#te / es-& =x''+xBB (8.2)

Ree(!!#'o e =!!#ce 7o=! e# 'e co(o#e#te se e7! !

-=x''+xB(1' )

De 'o#'e se (8e'e o=te#er ! 6r!cci"# 'e 'esti!'o

'=-xBx'xB

(8.3)

Ree(!!#'o os @!ores seo=tie#e ! 6r!cci"# 'e 'esti!'o (!r! ! torre

'=

-xBx'xB=

0.91680.79640.99700.7964

'=0.6002 y B=0.3998

Caracteri/aci!n de aiento

P!r! e 'es!rroo 'e tr!=!?o, to'os os est!'os 'e !ie#t!ci"# F8e se @!# !!#e?!r est!# e# ! re7i"# 'e eF8ii=rio 9F8i'o @!(or, ! se! coo 9F8i'os!t8r!'o, @!(or s!t8r!'o o coe%iste#ci! 'e !=!s 6!ses; Por t!#to e c"'i7o(osterior #o co#te(! os c!sos 'e @!(or so=rec!e#t!'o o 9F8i'o

s8=e#6ri!'o, (ero estos se (8e'e# 'e


29/72

E esti!'o i#ici! se re!i! c!c8!#'o !s te(er!t8r!s 'e =8r=8?! 'e rocio! ! (resi"# 'e ! torre, (o#'er!#'o!s 'e !c8er'o ! ! 6r!cci"# 'e @!(ores(eci


30/72

Figura $.'(nea de ,limentacin % l(nea de re*uo m(nimo.

Cacuo de reu#o (nio reu#o rea reu#o de Hondo.

Coo e# este c!so ! co(osici"# 'e 'esti!'o es 8 !t!, ! 9#e! 'e

o(er!ci"# ! re8?o 9#io es (rJctic!e#te i78! ! ! c8r@! 'e eF8ii=rio; Ere8?o 9#io se (8e'e $!!r 7r!


31/72

R/min

R/min+1=

x'yx'x

Des(e?!#'o e @!or 'e re8?o 9#io se o=tie#e

R/min+1R/min

=x'xx'y

1+ 1

R/ min=

x'xx'y

1

R/min=

x'xx'y

1=x'x(x'y)

x'x=

yxx'x

R/min=x'xyx

(8.9)

R/min=0.99700000.91680000.0 .9364770.9168000

R/min=3.0758

Coo es co#oci'oe e @!or re! 'e re8?o 'e o(er!ci"#, e re8?o 9#io

t!=i#, se 'eteri#! nR/

nR/= R/

R/min=

4.25

3.0758=1.38%eces el refl0!o m+nimo

Co#oci'o e re8?o re! 'e o(er!ci"#, se tie#e ist! ! 9#e! 'e re


32/72

Se 7r!


33/72

Figura 1%.'(nea de recti>cacin

Co# e @!or 'e os i#terce(tos se (8e'e e@!8!r 7r!


34/72

xxBy xB

RB+1

RB=

xxBy xB

1+ 1

R B=

xxB

x

yxxB

=

xBx+xB

yxxB

1=

yxB

1

RB=

x(8.13 )y

xx B

RB=

RB= 0.91680.79640.932076190.9168

RB=7.88154

Y se i#tro'8ce ! 9#e! 'e !7ot!ie#to


35/72

y6+1=1.12687865x60.101046163(8.14)

Figura 11.'(nea de agotamiento

CEcuo de as eta'asQi#!e#te se e(ie! ! c!c8!r ! torre 'e 'esti!ci"# et!(! (or et!(!y1=x'

L! co(osici"# 'e 9F8i'o ! te(er!t8r! e# e (!to /, e# 7e#er! (!r! e(!to #, se 'eteri#! (or 8# !7orito ROCIOT&, sie#'o co#oci'o e @!or 'e

yn

x

[nTn]=R/C7/T(yn , P)

L! co(osici"# 'e si78ie#te (!to se 'eteri#! co# ! ec8!ci"# 'e o(er!ci"#,e(e!#'o co# ! 9#e! 'e recti


36/72

Se c!c8! ! co(osici"# xN , esto se re!i! $!st! F8e

xN>x

E# e oe#to F8e est! co#'ici"# se 'e?! 'e c8(ir, $! c!=io 'e secci"#e# ! torre, se 78!r'! e @!or 'e (!to 'e !ie#t!ci"#, se !#tie#e !

is! sec8e#ci!, soo F8e !$or! 8tii!#'o ! ec8!ci"# 'e ! o#! 'e!7ot!ie#to;y6+1=1.12687865x60.101046163

Los cicos se !#tie#e#, se re!i!# $!st! F8e! co(osici"# 'e 9F8i'o e# e(!to se! e#or F8e ! co(osici"# reF8eri'! 'e (ro'8cto 'e 6o#'o; E# esteoe#to se 'etie#e e cJc8o, coo 7e#er!e#te ! co(osici"#


37/72

Figura 12.-esultado >nal del cdigo para ?cCa&e$#hiele

Qi#!e#te, os res8t!'os o=te#i'os (!r! e siste! seeccio#!'o (or eto'o 'e McC!=e-T$iee so#, ;+. Et!(!s i'e!es, (!to 'e !ie#t!ci"#

e# ! et!(! 5;T!=i# es (osi=e o=ser@!r os (er


38/72

Figura 13.Per>l de temperatura $ ?cCa&e$#hiele

Figura 14.Per>les de composicin $ ?cC,+@ $ #


39/72

E coie#o 'e este c"'i7o es i78! ! !#terior, (i'e os isos (!rJetros 'ee#tr!'!, re!i! (riero =!!#ces 'e !teri!, (osteriore#te !c!r!cteri!ci"# 'e !ie#to, !s9 F8e (!r! este c!so e#tr!os 'irect!e#te !! (!rte 'e cJc8o 'e re8?o 9#io;

Cacuo de reu#o (nio.Des(8s 'e c!r!cteri!'o e !ie#to, se 'eteri#! ! e#t!(9! 'e iso, se'eteri#!# !s co(osicio#es 'e 9F8i'o @!(or ! ! te(er!t8r! (resi"#'e !ie#to, se 'eteri#! ! e#t!(9! 'e @!(or s!t8r!'o, ! e#t!(9! 'e9F8i'o s!t8r!'o, res8t!'o 'e F8e se te#'rJ# (8#tos;

(x, 82)(-, H)(y, H9)

Estos (8#tos 8estr!# ! 9#e! 'e eF8ii=rio (!r! e !ie#to, !s9 F8e soo es7e#er!r ! ec8!ci"# 'e 8#! rect! co# esos (8#tos, $!!r (!r! F8e @!or 'e

e#t!(9! cort! e 'esti!'o K x=x' ; E# !


40/72

0#! @e $!!'o e @!or 'e 8'min5

, se (8e'e 'es(e?!r e re8?o 9#io, ! !s

co#'icio#es 'e o(er!ci"# se tie#e F8e es

R/min=8'min

5 H'

H'8'(8.14)

R/min=3.13979

Y co# e re8?o re! se o=tie#e e (i@ote 'e o(er!ci"#

8'5=R /(H'8' )+H'

A$or! te#ie#'o 'os (8#tos 'e ! rect! 'e !ie#t!ci"#, so!e#te 6!t!

'eteri#!r e (i@ote e# ! secci"# 'e !7ot!ie#to, o c8! se re!i! co# os(8#tos ! co#oci'os

(-, H)(x' , 8'5 )

8B5=8'

5(x'xB )( 8'5H

x'x )(8.15)

Co# os (i@otes 'eteri#!'os, se o=tie#e ! rect! ostr!'! e# !


41/72

e#t!(9! co(osici"#; P!r! o7r!r re(ro'8cir esto 'e !#er! !#!9tic!, c!'! @eF8e se @! ! c!c8!r e #8e@o @!or 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or e# ! et!(!si78ie#teyn+1=f(xn )

Es #eces!rio !(ic!r 8# cJc8o iter!ti@o; Pre@i!e#te se $! cre!'o 8#! 68#ci"#C!cH@& F8e 'eteri#! ! e#t!(9! 'e @!(or s!t8r!'o '!'! 8#! co(osici"#,e (ro7r!! 'eteri#! ! te(er!t8r! (or 8# B0RBT&, 8e7o (!s! !cJc8o 'e ! e#t!(9! co# es! te(er!t8r!; P!r! e cJc8o 'e ! et!(! #,

co#oco ! et!(! #-/, !s9 F8e co# e (i@ote e (8#to K xn1, 8l , n1 , se

o=tie#e 8#! ec8!ci"# 'e rect! co# ! 6or!

H9 , N=8'5

(x'yN)(8'

58l , N1x'xN1 )(

8.16)

Est! ec8!ci"# es ! F8e se i78!! co# ! 68#ci"# (!r! e cJc8o 'e ! e#t!(9!,

se res8e@e 'e 6or! iter!ti@! (!r! yn , se c!=i! (or


42/72

H9 ,6=8B5(xBy6)( 8B

58 l ,61xBx61 )(8.18)

Pero ! estr8ct8r! 'e so8ci"# se !#tie#e; Los cicos se re!i!# $!st! F8e !

co(osici"# 'e 9F8i'o e# e (!to se! e#or F8e ! co(osici"# reF8eri'! e#e 6o#'o K xn


43/72

Figura 1!.

-esultado >nal del cdigo para Ponchon$=a)arit.

Figura 1".Per>l de temperatura3 mBtodo de Ponchon$=a)arit.


44/72

Figura 1#.Per>l de composiciones de Ponchon$=a)arit

8.3 &fciencia %oba de a torre

A$or! se 8estr! e# 8#! t!=! co(!r!ti@!, os @!ores o=te#i'os (or c!'!8#o 'e os to'os co# os '!tos re!es 'e ! torre

Tabla #.-esultados de los c8lculos por am&os mBtodos.

cCabe?T,iee

+onc,on?

Ga$arit+roceso;ea


45/72

9 @ariaci!n de condiciones de o'eraci!n

Se @!# ! !#te#er !s co#'icio#es 'e !ie#to 'e (resi"# 'e ! torreco#st!#te, t!=i# e (ro'8cto reF8eri'o, soo se @! ! c!=i!r e est!'o 'e!7re7!ci"# KQr!cci"# 'e @!(or, e 6!ctor 'e esc!!ie#to 'e re8?o;

Fracci!n de $a'or

P!r! ! 6r!cci"# 'e @!(or se to!# '!tos ! i78! 'ist!#ci! e#tre + /;

f=0

f=1/3

f=2/3

f=1

&scaaiento de reu#o (nio

A78#os !8tores i#'icJ# F8e 8# @!or !(ro(i!'o (!r! $!cer @i!=e ! o(er!ci"#'e 'esti!ci"#, es e#tre /;5 /;. /+Uo 7e#er!e#te e# @!ores Js cerc!#os! ! 8#i'!', (or t!#to se to!# @!ores e# este r!#7o, 8# @!or (or 68er!(!r! o=ser@!r !s te#'e#ci!s ! s!ir 'e estos r!#7os;

nRo=1.1

nRo=1.2

nRo=1.5

nRo=2.0


46/72

9.1 cCB&?TI&>&

;/;/ L9F8i'o S!t8r!'o f=0

Figura 1$.f/0 n-o / 1.1


47/72

Figura 2%.f/0 n-o / 1.2

Figura 21.f/0 n-o / 1.


48/72

Figura 22.f/0 n-o / 2.0

;/;5 L9F8i'o-1!(or f=1/3


49/72

Figura 23. f/1 n-o / 1.1

Figura 24.f/1 n-o / 1.2


50/72


Figura 2!.f/1 n-o / 2.0


51/72

;/; L9F8i'o-1!(or f=2/3

Figura 2". f/2 n-o / 1.1

Figura 2#.f/2 n-o / 1.2


52/72

Figura 2$.f/2 n-o / 1.

Figura 3%.f/2 n-o / 2.0


53/72

;/; 1!(or S!t8r!'o f=1

Figura 31. f/1 n-o / 1.1

Figura 32.f/1 n-o / 1.2


54/72


Figura 34.f/1 n-o / 2.0


55/72

9.2 +"


56/72

Figura 3!.f/0 n-o / 1.2

Figura 3".f/0 n-o / 1.


57/72

Figura 3#.f/0 n-o / 2.0

;5;5 L9F8i'o-1!(or f=1/3


58/72

Figura 3$. f/1 n-o / 1.1

Figura 4%.f/1 n-o / 1.2


59/72


Figura 42.f/1 n-o / 2.0

;5; L9F8i'o-1!(or f=2/3


60/72

Figura 43. f/2 n-o / 1.1

Figura 44.f/2 n-o / 1.2


61/72


Figura 4!.f/2 n-o / 2.0

;5; 1!(or S!t8r!'o f=1


62/72

Figura 4". f/1 n-o / 1.1

Figura 4#.f/1 n-o / 1.2


63/72

Figura 4$.f/1 n-o / 1.

Figura %.f/1 n-o / 2.0


64/72

9.3 BnEisis de resutados concusiones.To!#'o coo @!ri!=es 'e res(8est!

R/min=1 ( f)y N=2 ( nRo,f)

+ +;5 +; +;> +; /;+>

;+

;+

;+

;/

;//

6K% +;+% \ ;+R] /

cCabe?T,iee

Fracci!n de $a'or

;eu#o (nio

cCabe?T,iee

Tabla $.-e*uo ?(nimo en funcin de la fraccin de )apor

Fracci!n de

$a'orf

;eu#o(nio

;o

0,+./5

1A3,+/.>

>

2A3,++.

>

1,/++>

>

Los '!tos o=te#i'os 8estr!# 8#! 'e(e#'e#ci! co(et!e#te i#e! 'e

re8?o 9#io res(ecto ! ! 6r!cci"# 'e @!(or;

Tabla 1%.Emeo de etapas

ideales mBtodo de ?cCa&e$

#hiele

FJn;o 1.1 1.2 1.5 2.00 5,+ ./,.5/5> ,>.>5 5.,/+>

Figura 1.-e*uo ?(nimo contra la fraccin

de )apor


65/72

1A3 ,+5/5 .5,5+/ ,//5. 5>,+.///2A3 >,///. .,/. ,+5 5>,/.>>/1 ,>5++ .,/.> ,>5+5 5>,5..+5

E# os res8t!'os o=te#i'os se (8e'e o=ser@!r F8e e !8e#to e# ! 6r!cci"#

'e @!(or, tr!e co#si7o 8# !8e#to e# e re8?o 9#io, o F8e es 'es@e#t!?oso(!r! e (roceso, (8es 'e ciert! 6or! @! ! !8e#t!r 8# (oco os 7!stos 'e!78! 'e e#6ri!ie#to 'e @!(or (!r! e e@!(or!'or, (8es ! !or re8?o,!or c!#ti'!' 'e !teri! ! e@!(or!r ! co#'e#s!r;

E# otro !s(ecto, c8!#'o o=ser@!os e #ero 'e et!(!s i'e!es, es c!ro F8e! !8e#t!r e re8?o, se 'isi#8e# e #ero 'e et!(!s; E# !


66/72

/ /;/ /;5 /; /; /;. /;> /; /; /; 55+

+

+

.+

>+

+

+

cCB&?TI&>&

6 +

6 /G

6 5G

6 /

Factor de escaaiento de reu#o


67/72

+ +;/+;5+;+;+;.+;>+;+;+; /;//

;/5

;/

;/

;/.

;/>

;/;/

;/

;5

6K% +;+.% \ ;/R] /

+onc,on?Ga$arit

Fracci!n de $a'or

;eu#o (nio

Tabla 11.-e*uo ?(nimo en funcin de la fraccin de )apor

Fracci!n de

$a'orf

;eu#o(nio

;o

0,+./5

1A3

,+/.>

>

2A3,++.

>

1,/++>

>

A8#F8e 'e 8#! 6or! 8# (oco Js e@e, os '!tos !rc!# 8#! 'e(e#'e#ci!(rJctic!e#te i#e! 'e re8?o 9#io res(ecto ! ! 6r!cci"# 'e @!(or;

Tabla 12.Emero de etapas ideales ?Btodode Ponchon =a)arit

FJn;o 1.1 1.2 1.5 2.00 >,.5++ .+,5.>/+> ,.. 5.,>

1A3 +,...5 .+,./+ ,.+ 5.,>2A3 5,5+5/5. ./,.555 ,5 5.,//>./1 ,..5 .5,5/. ,+.5 5>,++++.

Figura 3.Fraccin de )apor contra el re*uo

m(nimo.


68/72

/ /;/ /;5 /; /; /;. /;> /; /; /; 55+

+

+

.+

>+

+

+

+onc,on?Ga$arit

6 +

6 /G

6 5G

6 /

Factor de escaaiento de reu#o


69/72

1A3 5,55W2A3 5,5W1 5,>W

Tabla 14.Des)iaciones del Emero de etapas ideales del mBtodo aproximado

respecto al rigurosoFJn;o 1.1 1.2 1.5 2.0

0 ,5W 5,.W /,W +,.W1A3 ,>W 5,+W /,.W +,W2A3 .,5W ,.W /,>+W +,.W1 >,>W ,/+W 5,++W +,W

Se o=ser@! F8e !s 'es@i!cio#es 'e to'o 'e McC!=e-T$iee res(ecto ! 'ePo#c$o#-S!@!rit !8e#t!# ! !8e#t!r ! 6r!cci"# 'e @!(or, se $!ce# Js7r!#'es ! e#or re8?o; Es 'e es(er!r F8e ! e#or re8?o e error se! !or,

(8es ! e#or re8?o !or #ero 'e et!(!s, 8# !or #ero 'e et!(!si(ic! 8# !or #ero 'e cJc8os, e e6ecto 'e (ro(!7!ci"# 'e error $!ceF8e est! !7#it8' crec! si7#i


70/72

10


71/72

m Co#'icio#es 9#i!s 'e o(er!ci"#;n P!to # e# c8!F8ier secci"# 'e ! torre

Gu'er(ndices

5 Pi@ote (!r! e cJc8o e# os 'i!7r!!s 'e E#t!(9! co(osici"#;


72/72

11ibiograH(a

/; M8rt$ et !, Cco$e%!#o#e Disti!tio# Process&, 0;S; (!te#t N

;+>;, Morris Co8#t Ne )erse, T$e 0#ite' St!te, //;5; $tt(:GG;i#'i!!rt;coG7s6ct'G(ro'8cts;$t 1isit!'o e# Oct8=re 'e5+//

; IR-OTHMER, ENCYCLOPEDIA OQ CHEMICAL TECHNOLO2Y&, @o , )ONHILLEY ^ SONS, T$e 0#ite' St!te', /5, ./(-.(;

; Cova, D.R., J. Chem. Eng. Data, 5, 282 (1960)..; E#7e!##, ;, Bittric$, H;);, ); Pr!t; C$e;, 19, /+> K/>;>; 2oo'i# S;R;, Nes$! D;M;T;, ); C$e; E#7; D!t! /, > K/;; 1o# e=er, 0;, ); Pr!t; C$e;, 312, 5/ K/+;; Re#o# H;, Pr!8s#it );M;, AIC$e );, 14, /. K/>;; Y!s C[ C$eic! Pro(erties H!#'=oo, Mc 2r!-Hi, /5;/+;Tre=! R;E;, O(er!cio#es De Tr!#s6ere#ci! De M!s!&, 5 E'ici"#,

Mc2r!-Hi;

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