Metodos Cortos Para El Diseño De Torres De Destilacion  

METODOS CORTOS PARA DISEÑO Y EVALUACIÓN DE TORRES DE DESTILACIÓN MULTICOMPONENTE José Medrano, César Solórzano, Carlos Vaamonde Miniproyecto de Ingeniería Química dirigido por Alexis Bouza Departamento de Termodinámica y Fenómenos de Transporte.

RESUMEN En este trabajo se evaluaron diferentes métodos cortos orientados tanto para el diseño como la evaluación de columnas simples de destilaciónde mezclas multicomponente, empleando dos tipos de sistemas, el primero donde la mezcla está compuesta por una serie homóloga de hidrocarburos que van desde el iC4 hasta C9 y el segundo sistema donde se emplea una mezcla de isómeros de xileno. A fines de poder estimar y comparar la exactitud de los métodos evaluados se procedió a realizar la simulación de los casos d e estudio en un simuladorcomercial, cuyos resultados fueron tomados como referencia. Se estudió la fiabilidad o no de tales métodos para su uso, además de analizar, a partir de las suposiciones realizadas por cada autor en el desarrollo de cada método, el por qué de la exactitud o inexactitud de los métodos para los casos estudiados. INTRODUCCIÓN La destilación es actualmente uno de los procesos de separación más usados en laindustria química, sus aplicaciones van desde la obtención de oxígeno a partir de aire líquido hasta el fraccionamiento de petróleo crudo. Dada la versatilidad e importancia económica que tiene la destilación en los procesos que participa, es de esperar que su estudio sea bastante intensivo. El análisis matemático de este proceso, tanto para instancias de diseño como en la evaluación yoptimización de columnas ya existentes, es sumamente complejo. Si bien se desarrollaron métodos matemáticamente rigurosos para describir el proceso, tales como los métodos de Lewis Matheson en 1932 y Thiele-Geddes en 1933, la dificultad de cálculo asociada a estos métodos en el momento de su desarrollo, considerando que el uso de ordenadores en ese momento histórico era bastante reducido, ³hizo que su uso serestringiera a sistemas sencillos y que, hasta la década de los cincuenta, los estudios se enfocaran en el desarrollo de métodos aproximados y empíricos´(Reyes,1998). Debido a esto fueron surgiendo métodos aproximados, que permitían estimaciones con cierto grado de exactitud que reducían el tiempo y la complejidad de cálculo considerablemente. En la actualidad, dado a la existencia de paquetes desimulación que permiten descripciones bastantes rigurosas en corto tiempo, el uso de métodos aproximados para el diseño detallado de columnas de destilación no se justifica, pero ³estos siguen siendo utilizados en la práctica con distintos fines tales como diseño preliminar, estudios par amétricos para establecer las condiciones optimas de diseño, así como para estudios de síntesis del procesopara determinar las secuencias optimas de separación´(Henley y Seader, 2000a), también se usan para evaluar el desempeño de columnas ya existentes, permitiendo manipular variables operacionales, tal que se logre la separación deseada, además se usan para proporcionar estimados iniciales para parámetros usados en los simuladores, que aseguren su convergencia. MARCO TEÓRICO ³En el diseño de cualquiercolumna (de destilación) es importante conocer, por lo menos, dos cosas. Una de ellas es el número de platos que se requieren para la separación cuando no se retira producto de la columna. Esta es la condición de reflujo total. La otra cuestión es la relación de reflujo mínima que se puede utilizar para conseguir la separación deseada. Mientras que este caso requiere el mínimo consumo de calor, laaltura de la columna necesaria se hace infinita. Es evidente que todos los demás casos prácticos de operación estarán comprendidos entre estas dos condiciones.´(Fenske,1932) ( Henley y Seader, 2000b) Como se mencionó anteriormente, el conocimiento de las condiciones limites de operación de una columna a unas condiciones de operación dada, es de suma importancia, ya que los casos reales se...