Presentacin de PowerPoint

Mtodo de Mc Cabe- thiele RECTIFICACION O DESTILACION FRACCIONARIARectificacin (Operacin con reflujo).Es la destilacin en mltiples etapas a contracorriente.Tiene como propsito la separacin de dos o ms componentes para obtener productos, que deben cumplir ciertas especificaciones de pureza que pueden ser hasta de un 99.999 %Binaria, Multicomponente y Extractiva o azeotrpica.CARACTERISTICASSe puede ver como una operacin en la cual una serie de etapas de evaporacin instantnea son arregladas en serie, de tal forma que los productos de cada etapa son alimentados a las etapas adyacentes. La concentracin del componente o componentes del ms bajo punto de ebullicin se va incrementando en el vapor de cada etapa en la direccin del flujo de vapor y disminuyendo en el liquido en la direccin del flujo del lquido, debido a esto la temperatura disminuye de etapa a etapa y alcanza su valor mnimo cuando el vapor es producido en la primera. Similarmente la temperatura se va incrementando en la direccin del flujo del lquido y alcanza su valor mximo en el punto donde el producto lquido es eliminado del proceso. ETAPAS EN SERIEF, zFV1, y1V2, y2V3, y3L1, x1L2, x2L3, x3. . . D, yD1. . . W, xW1DESTILACION1893 Sorel publico un mtodo de clculo -Balances de entalpa -Balances de materia -Relaciones de equilibrio1920 Lewis (los balances de entalpa se pueden despreciar). Simplificando as los clculos1925 McCabe y Thiele publican su mtodo, reconocen que las ecuaciones modificadas se pueden resolver grficamente.

ESQUEMA: TORRE DE DESTILACION

Los flujos en moles de vapor y liquido son esencialmente constantes a lo largo de las secciones de agotamiento y rectificacin.Esta condicin se cumple porque las perdidas de calor que se tienen son pequeas.Los calores molares de vaporizacin son aproximadamente iguales.La variacin de la temperatura a lo largo de la columna no es demasiado grande.

METODO DE McCABE-THIELEFLUJOS DENTRO DE LA TORRE

Representacin de las corrientes que entran y abandonan el plato n en el diagrama de equilibrio T-X-YTATBConcentracin0% A100% AXnYn100% B0% BTemperaturaXn-1Yn+1Vn, Yn Vn-1, Yn-1 Vn+1, Yn+1 Vn+2, Yn+2 Ln+1, Xn+1 Ln, Xn Ln-1, Xn-1 Ln-2, Xn-2 Esquema bsico de una columna para realizar los balances de materia A, XAD, XDR, XRSector de enriquecimientoSector de agotamientoLn, Xn Vn+1 Yn+1 Lm Xm Vm+1 Ym+1 Superficie ISuperficie IISea R = Lo / D (relacin de reflujo externa)*Carga trmica del condensadorBalance de materia totalV1 = Lo + Des decir, la relacin de reflujo R=L/DV1 = D (R + 1)Balance de entalpa totalV1 HV1 = Lo hLo + D hD + QCQC = V1 HV1 -D hD hD = @xDes decir,QC = D (R + 1) (HV1 - hD) = D (R + 1) @xDCARGA TERMICA EN EL REHERVIDORBalance de materia global (toda la columna)

F = D + WF zF = D xD + W xW

Balance de entalpa global (toda la columna)

F hF + QH = D hD + W hW + QC

ZONA DE ENRIQUECIMIENTOD, xDLo, x012nV1, y1L1, x1L2, x2Ln , xnV2, y2Vn, ynVn+1, yn+1Lo = L1 = L2 = ...= L

V1 = V2 = V3 = ...= V

Balance global de materia

V = L + D (1)

Balance del componente ms ligero

yn+1 V = xn L + XD D (2)

Relacin de reflujo externo

R = Lo / D (3)LINEA DE OPERACIN EN LA ZONA DE ENRIQUECIMIENTO (LOZE)A partir de las dos primeras ecuaciones anteriores se obtiene:yn+1 = (L / V) xn + (D / V) xD(4)

Y considerando la relacin de reflujo:

Evaluando xn = xD y calculando la ordenada para una relacin de reflujo conocida, se tienen dos puntos que permiten construir la lnea de operacin para la zona de enriquecimiento. La pendiente de la lnea de operacin es L / V (relacin de reflujo interno)yn+1 = R xn / (R+1) + xD / (R+1) (5)ZONA DE AGOTAMIENTOW, xWLM , xMM+1M+2M+3VM+1, YM+1LM+1, XM+1LM+2, XM+2LM+3 , XM+3VM+2, YM+2VM+3, Y M+3LM = LM+1 = LM+2 = ...= L

VM= VM+1 = VM+2= ...= V

Balance global de materia

L = V + W (6)

Balance del componente ms ligero

xM L = yM+1 V + xW W (7)A partir de las ecuaciones (6) y (7) se obtiene:

yM+1 = (L / V) xM - (W / V) xW (8)LINEA DE ALIMENTACION

q= Volumen de liquido alimentado/flujo alimentado

:. q = (Lm- Ln)/ F En funcin de la vaporacin de la mezcla de entrada.LINEA DE ALIMENTACION

1-qqLINEA DE ALIMENTACION

Se comprueba que para la seccin de rectificacin la pendiente de la recta es L/V 1.CONDICION TERMICA DE LA ALIMENTACION

Lnea del plato de alimentacin

CONDICION TERMICA DE LA ALIMENTACION

Vaporsobresaturado Vaporsaturado Mezcla Lquido + VaporZFLquidosaturadoLquidosubenfriado

RELACION DE REFLUJOLa relacin de reflujo requerida para cualquier separacin es directamente proporcional al flujo de carga.

La relacin de reflujo: L / D

La relacin de reflujo requerida para cualquier separacin se reduce conforme se aumenta el numero de etapas de equilibrio, pero hay un limite debajo del cual no se puede abatir. Todas las separaciones practicas requieren que las lneas de operacin se corte por debajo de la curva de equilibrio.

a) Aumento RDb) Disminucin RDc) Reflujo totald) Reflujo mnimoCONDICIONES DE RELACION DE REFLUJOFraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXRPROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELESe dibuja curva de equilibrio Y-XSe traza la linea de referencia (45) desde el punto (0,0) hasta el punto (1,1).Fraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXRL.q.Sobre la lnea de referencia se fijaran los puntos XR , XA , XD.El No. de platos de una columna de rectificacin es funcin de q(condicin trmica de la alimentacin) y R(reflujo) por lo cual hay que fijar el valor de q

PROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELEFraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXRL.q.L.O.S.E.Si fuera necesario el valor del reflujo mnimo, para lo cual se une el punto xD con el punto de q y se prolonga hasta el eje de la y, de esta manera encontramos el valor de la ordenada mxima, a partir de la cual se puede despejar el REFLUJO MNIMO.PROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELEFraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXRL.A.L.O.S.E.L.O.S.A.Finalmente para poder saber el numero de platos tenemos que fijar la lnea de operacin de la zona de agotamiento L.O.Z.A. Fijando el valor de XR en la lnea de referencia Hasta el cruc de las lneas de interseccin de q y la lnea de L.O.Z.EPROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELEFraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXR1234Una vez que tenemos todas las lneas de operacin en nuestra grafica, procedemos a graficar el numero de platos que corresponden a nuestro sistema .PROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELEFraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXRL.q.L.O.S.E.Si fuera necesario el valor del reflujo mnimo, para lo cual se une el punto xD con el punto de q y se prolonga hasta el eje de la y, de esta manera encontramos el valor de la ordenada mxima, a partir de la cual se puede despejar el REFLUJO MNIMO.PROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELEFraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXRL.A.L.O.S.E.L.O.S.A.Finalmente para poder saber el numero de platos tenemos que fijar la lnea de operacin de la zona de agotamiento L.O.Z.A. Fijando el valor de XR en la lnea de referencia Hasta el cruc de las lneas de interseccin de q y la lnea de L.O.Z.EPROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELEFraccin molar en el lquido, xFraccin molar en el vapor, yXAXDXR1234Una vez que tenemos todas las lneas de operacin en nuestra grafica, procedemos a graficar el numero de platos que corresponden a nuestro sistema .PROCEDIMIENTO GRAFICO DE McCABE-THIELEGrfico136.06336.0633737383839394040414142424343444445454646474748484949505051515252535354545555565657575858595960606161626263636464656566666767686868.71968.719

LIQUIDOVAPORFRACCION MOL (x,y,z)TEMPERATURA CPENTANO C5 - HEXANO C6

Grfico20.99999888040.98496953010.96825510560.95082539660.93266088390.91374170640.89404765950.87355819310.85225241010.83010906480.80710656130.78322295190.7584359360.73272285850.70606070850.6784261180.64979536110.62014435250.58944864670.55768343680.52482355380.49084346560.45571727630.41941872550.38192118730.34319767030.30322081650.26196290110.21939583210.17549114970.13022002630.0835532660.0354613046-0.0000143128

CURVA DE EQUILIBRIOFRACCION MOL xFRACCION MOL y

Grfico31441.07834406567605.07857096267605.07857096261489.98763176737657.26113332317657.26113332311542.39529912267713.82808319827713.82808319821595.0055762137771.33184940927771.33184940921647.80503732017829.80645520337829.80645520331700.78121868067889.28679533287889.28679533281753.92255130017949.80864941217949.80864941211807.21829860298011.40869528598011.40869528591860.65849855248074.12452240248074.12452240241914.23390990788137.99464519058137.99464519051967.93596230748203.05851643728203.05851643722021.75670989478269.35654066128269.35654066122075.68878822438336.93008748098336.93008748092129.72537420628405.8215049738405.8215049732183.86014886448476.07413301868476.07413301862238.08726270518547.73231663448547.73231663442292.40130350218620.84141928468620.84141928462346.79726632658695.4478361738695.4478361732401.27052565568771.59900750948771.59900750942455.81680941318849.34343174948849.34343174942510.43217480078928.73067880448928.73067880442565.11298579339009.81140321849009.81140321842619.85589217919092.63735730929092.63735730922674.65781003489177.26140427129177.26140427122729.5159035349263.73753123689263.73753123682784.42756799519352.12086229449352.12086229442839.39041408149442.46767145939442.46767145932894.40225307229534.8353955969534.8353955962949.46108313119629.28264728799629.28264728793004.56507650019725.8692276549725.8692276543059.7125675589824.65613910779824.65613910773114.90204168069925.70559805699925.70559805693170.132124849310029.081047542610029.08104754263209.866949103110104.881591681810104.8815916818

LIQUIDOVAPORREFERENCIAFRACCION MOL (x,y,z)ENTALPIAPENTANO C5 - HEXANO C6

Hoja1C1C2C3C4C5C6C7TPv1Pv2xyHvhl36.0631.0130.3201.0001.0007605.11441.1371.0460.3320.9540.9857657.31490.0381.0820.3450.9070.9687713.81542.4391.1190.3590.8610.9517771.31595.0401.1570.3730.8170.9337829.81647.8411.1950.3880.7740.9147889.31700.8421.2350.4030.7330.8947949.81753.9431.2760.4180.6940.8748011.41807.2441.3180.4340.6550.8528074.11860.7451.3610.4510.6180.8308138.01914.2461.4050.4680.5820.8078203.11967.9471.4500.4850.5470.7838269.42021.8481.4960.5030.5140.7588336.92075.7491.5440.5220.4810.7338405.82129.7501.5920.5410.4490.7068476.12183.9511.6420.5600.4190.6788547.72238.1521.6930.5810.3890.6508620.82292.4531.7450.6020.3600.6208695.42346.8541.7980.6230.3320.5898771.62401.3551.8530.6450.3050.5588849.32455.8561.9080.6670.2790.5258928.72510.4571.9650.6910.2530.4919009.82565.1582.0240.7150.2280.4569092.62619.9592.0830.7390.2040.4199177.32674.7602.1440.7640.1800.3829263.72729.5612.2070.7900.1580.3439352.12784.4622.2710.8160.1350.3039442.52839.4632.3360.8440.1140.2629534.82894.4642.4020.8720.0930.2199629.32949.5652.4700.9000.0720.1759725.93004.6662.5390.9300.0520.1309824.73059.7672.6100.9600.0320.0849925.73114.9682.6830.9910.0130.03510029.13170.168.7192.7361.013-0.000-0.00010104.93209.9

Hoja2

Hoja3