1. No category

DESTILACION DE MULTICOMPONENTES
DESTILACION
ESPECIFIQUE ALIMENTACION
Se desea separa un mezcla gaseosa de 100 moles por hora constituida por
CL
CP
Comp.
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Total
% molar
0.1%
32.0%
16.0%
16.5%
17.0%
18.4%
100.0%
F(mol/hr)
ESPECIFIQUE SEPARACION
CLAVE LIGERO Y CLAVE
PESADO
0.1
32.0
16.0
16.5
17.0
18.4
100.00
DETERMINE LA PRESION DE LA
COLUMNA Y TIPO
Cálculos bu
CONDENSADORES
Depropanizadora
Se quiere producir Propano por el tope el cual no debe
tener más de 0.5% en volumen de etano ni mas del 2% de butano
Se desea determinar la presión de operación
Se desea efectuar el balance de materia sobre la columna
La carga está en punto de burbuja
SOLUCION
CL
CP
Comp.
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Total
% molar
0.10%
32.00%
16.00%
16.50%
17.00%
18.40%
100.00%
F(mol/hr)
0.10
32.00
16.00
16.50
17.00
18.40
100.00
F = D +B
fi = di + bi
Separacion Clave Ligero
fnC3
C3
99.5%
dnC3
32.0
31.84 Destilado recuperado en
99.5%
bnC3
0.16 Remanente al tope
fnC4
Clave Pesado
99% fondo
C4
99.0%
bnC4
16.0
Fondos recuperado sea
99.0%
15.84
dnC4
0.16 Remanente al fondo
1/18
Flasheo adi
EFECTUE BALANCE MATERIA
PRELIMINAR
Henstebeck
CALCULE EL MINIMO NUMERO
Fenske
PLATOS
A.- Separacion Claves
Clave Ligero
99.5% tope
FLASHEE ALIMENTACION A
PRESION COLUMNA
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
B.- Separacion preliminar de los no claves
Màs pesados clave pesado al fondo
Mas ligeros clave ligero al tope
CL
CP
CL
CP
Comp.
% molar
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Total
0.10%
32.00%
16.00%
16.50%
17.00%
18.40%
100.00%
fi(mol/hr)
0.1
32.0
16.0
16.5
17.0
18.4
100.00
CL
CP
Balance Global
F =
100.00
Balance Componente
fnC3 =
32.00
B +
67.90
bnC3 +
0.16
Comp.
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Total
di(mol/hr)
% molar
0.31%
0.10
99.19%
31.84
0.50%
0.16
0.00%
0.00
0.00%
0.00
0.00%
0.00
100.0%
32.10
Comp.
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Total
% molar
0.0%
0.2%
23.3%
24.3%
25.0%
27.1%
100.0%
bi(mol/hr)
0.00
0.16
15.84
16.50
17.00
18.40
67.90
D
32.10
dnC3
31.84
C.- Determinacion Presión
2/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
32.0
100.00
Calcule presion burbuja a 49ºC con la composición tope
Temperatura para algoritmo
49 ºC
æ Pc
k =ç i
è P
Constante de Equilibrio
é
ö
æ Tc öù
÷ * exp ê5.37 * (1 + w i ) * ç1 - i ÷ú
T øû
ø
è
ë
Producto
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Suma
xdi
0.0031
0.9919
0.0050
0.0000
0.0000
0.0000
1.0000
TC (°K)
305.42
369.82
425.18
469.65
507.43
568.83
PC(psia)
707.784
616.265
550.708
488.632
436.854
360.564
w
0.0990
0.1520
0.1990
0.2490
0.3050
0.3960
Presión es
247.15
un poco mayor a
215
psia
Pto burbuja Suma Ki*Zi = 1
ESTE VALOR ES EL QUE SE CALCULA
P(psia)
T(°C)
TC (°K)
247.1
49.0
322.0
247.1
49.0
322.0
247.1
49.0
322.0
247.1
49.0
322.0
247.1
49.0
322.0
247.1
49.0
322.0
ki
3.8808
0.9950
0.2831
0.0913
0.0312
0.0047
Ki*zi
0.012
0.987
0.001
0.000
0.000
0.000
1.000
ki
3.940
1.010
0.287
0.093
0.032
0.005
zi/ki
0.0008
0.9819
0.0173
0.0000
0.0000
0.0000
1.0000
Calcule presion rocio a 49ºC con la composición tope
Temperatura para algoritmo
49 ºC
é
æ Pc ö
æ Tc öù
k = ç i ÷ * exp ê5.37 * (1 + w i ) * ç1 - i ÷ú
P
T øû
è
ø
è
ë
Constante de Equilibrio
3/18
Producto
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Suma
zi
0.0031
0.9919
0.0050
0.0000
0.0000
0.0000
1.0000
TC (°K)
305.420
369.820
425.180
469.650
507.430
568.830
PC(psia)
707.784
616.265
550.708
488.632
436.854
360.564
w
0.099
0.152
0.199
0.249
0.305
0.396
Presión es
243.42
menor a
365
psia
P(psia)
243.422
243.422
243.422
243.422
243.422
243.422
T(°C)
49.000
49.000
49.000
49.000
49.000
49.000
TC (°K)
322.000
322.000
322.000
322.000
322.000
322.000
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
Trabajaremos a 250 psia con agua como refrigerante
FLASHEAR A LA PRESION COLUMNA
P(psia) =
Temp(C) =
zi
0.001
0.320
0.160
0.165
0.170
0.184
1.000
205.2211321
gr/mol
CALCULO PUNTO BURBUJA
TC (°K)
PC(psia)
305.420
707.784
369.820
616.265
425.180
550.708
469.650
488.632
507.430
436.854
568.830
360.564
w
0.099
0.152
0.199
0.249
0.305
0.396
P(psia)
250.0
250.0
250.0
250.0
250.0
250.0
La carga se encuentra a 250 psia y
åy
80
é
æ Pc ö
æ Tc
k = ç i ÷ * exp ê5.37 * (1 + w i ) * ç1 - i
T
è P ø
è
ë
Constante de Equilibrio
Producto
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Suma
250
96.23
i =1
i
= 1 = å xi k i
i
öù
÷ú
øû
T(°C)
96.2
96.2
96.2
96.2
96.2
96.2
TC (°K)
369.2
369.2
369.2
369.2
369.2
369.2
T(°C)
96.2
96.2
96.2
96.2
96.2
96.2
TC (°K)
369.2
369.2
369.2
369.2
369.2
369.2
ki
7.8510
2.4410
0.8304
0.3154
0.1269
0.0251
Ki*zi
0.008
0.781
0.133
0.052
0.022
0.005
1.000
96.23 °C
HENSTEBECK & GEDDES
C.L
C.P
Producto
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Suma
Clave ligero: C3
zi
0.00
0.32
0.16
0.17
0.17
0.18
1.00
TC (°K)
305.42
369.82
425.18
469.65
507.43
568.83
PC(Bar)
707.784
616.265
550.708
488.632
436.854
360.564
% recuperacion.
P(Bar)
250.0
250.0
250.0
250.0
250.0
250.0
ALIMENTACION
ki
ai(ki/kiCP)
7.8510
9.454
2.4410
2.939
0.8304
1.000
0.3154
0.380
0.1269
0.153
0.0251
0.030
99.5%
CLAVE LIGERO
diC2
biC2
Log(di/bi)
Clave pesado:C4 %recuperación
31.84
0.16
2.2989
99.0%
Log(di/bi)
4/18
w
0.0990
0.1520
0.1990
0.2490
0.3050
0.3960
diC3
biC3
-1.99563519
0.16
15.84
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
C2
CL C3
CP C4
C5
Log(ai)
0.976
0.468
0.000
-0.420
C6
C8
-0.816
-1.520
PRIMERA ITERACION EMPLEANDO HENSTEBECK Y GEDDES
yy ==5.7482x
1.6902
9.171x -- 1.995
10.000
5.000
0.000
-1.5
-1.0
-0.5
Log(di/bi)
-2.0
0.0
0.5
1.0
1.5
-5.000
-10.000
-15.000
-20.000
Log(Alfai)
Construyendo la gráfica.
C.L
C.P
Componente
C3
C4
log(alfai)
0.468
0.000
Log(di/Bi)
2.299
-1.996
5.7482
ALIMENTACION
X
Y
Log (Alfai)
Log(di/bi)
0.976
6.953
0.468
2.299
0.000
-1.996
-0.420
-5.851
-0.816
-9.479
-1.520
-15.937
Del Grafico.
zi
flujo
C2
0.00
0.10
C.L
C3
0.32
32.00
C.P
C4
0.16
16.00
C5
0.17
16.50
C6
0.17
17.00
C8
0.18
18.40
Total
1.00
100.00
Balance despues de la primera distribucion
di/bi
8,964,495
199.000
0.010
0.000
0.000
0.000
bi
0.0000
0.1600
15.8400
16.5000
17.0000
18.4000
di
0.1000 ^^^
31.8400 199.0000
0.1600
0.0000
0.0000
0.0000
Y =log(d/b)i
carga
Componentes
C2
C.L
C3
C.P
C4
C5
C6
C8
5/18
zi
0.0010
0.3200
0.1600
0.1650
0.1700
0.1840
Flujo molar
0.10
32.00
16.00
16.50
17.00
18.40
di
0.1000
31.8400
0.1600
0.0000
0.0000
0.0000
xdi
0.003
0.992
0.005
0.000
0.000
-
bi
0.0000
0.1600
15.8400
16.5000
17.0000
18.4000
xbi
0.0000
0.0024
0.2333
0.2430
0.2504
0.2710
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
Total
1.0000
100.00
100.00
32.1000
1.000
67.9000
1.0000
CALCULOS DE BURBUJA Y ROCIO EN TOPES PARA HALLAR UN NUEVO ALFA PROMEDIO
DESTILADO
TOPES
TOPES
P psia =
280
Tburb (°C) =
49.48
P psia =
Componentes
xdi
ki
alfai
ki*xi
yi
C2
0.003
3.8683
13.6492
0.012
0.00312
C.L
C3
0.992
0.9940
3.5073
0.986
0.99190
C.P
C4
0.005
0.2834
1.0000
0.001
0.00498
C5
0.000
0.0915
0.3230
0.000
0.00000
C6
0.000
0.0314
0.1108
0.000
0.00000
C8
0.000
0.0047
0.0166
0.000
0.00000
Total
1.0000
0.999
1.0000
280
TOPES
Trocio (°C) = 50.18
ki
alfai
3.916000584 13.56281
1.009585053 3.4966
0.288730711 1.0000
0.093528295 0.3239
0.032161021 0.1114
0.00483565
0.0167
CALCULOS DE BURBUJA EN FONDOS PARA HALLAR UN NUEVO ALFA PROMEDIO
FONDOS
C.L
C.P
Componentes
C2
C3
C4
C5
C6
C8
Total
P psia =
xbi
0.000
0.002
0.233
0.243
0.250
0.271
1.000
280
ki
1.405
0.275
0.061
0.016
0.004
0.000
Tburb (°C) =
alfai
23.086
4.516
1.000
0.256
0.070
0.007
0.00
ki*xi
0.000
0.001
0.014
0.004
0.001
0.000
0.020
a PRO = 3 a ALIM a TOPEa FONDO
άά
Componentes
ά feed
ά topes
ά fondos
ά promedio
Log(ά)
C2
C3
C4
C5
C6
C8
9.4544
2.9395
1.0000
0.3798
0.1528
0.0302
13.5628
3.4966
1.0000
0.3239
0.1114
0.0167
23.0857
4.5160
1.0000
0.2562
0.0699
0.0070
14.3585
3.5938
1.0000
0.3159
0.1060
0.0153
1.1571
0.5556
0.0000
-0.5005
-0.9748
-1.8165
άά
SE PARA LOS ALFAS SON IGUALES
resultados
Componentes
C2
C.L
C3
C.P
C4
C5
C6
C8
6/18
zi
0.0010
0.3200
0.1600
0.1650
0.1700
0.1840
Log(ά)
inicial
0.9756
0.4683
0.0000
-0.4204
-0.8160
-1.5202
Flujo molar
0.1000
32.0000
16.0000
16.5000
17.0000
18.4000
di
0.1000
31.8400
0.1600
0.0000
0.0000
0.0000
xdi
0.0031
0.9919
0.0050
0.0000
0.0000
0.0000
bi
0.0000
0.1600
15.8400
16.5000
17.0000
18.4000
xbi
0.0000
0.0024
0.2333
0.2430
0.2504
0.2710
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
Total
C.-
1.0000
100.0000
100.00
32.1000
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
0.001
0.320
0.160
0.165
0.170
0.184
1.000
di
bi
0.100
31.840
0.160
0.000
0.000
0.000
32.100
Nm =
NP =
D.-
67.9000
1.0000
NUMERO MINIMO DE PLATOS FENSKE
Nm
CL
CP
1.0000
æ éd CL
ùö
çê
÷
d CP ú
ë
û÷
ç
log
ç ébCL
ù ÷
ç ê
÷
bCP ú
ë
û ø
è
=
ö
log æ
ç a CL
÷
CP ø PROM
è
x =log(αicp )
0.000
0.160
15.840
16.500
17.000
18.400
67.900
100.000
7.73
19
1.157
0.556
0.000
-0.500
-0.975
-1.816
fi
0.100
32.000
16.000
16.500
17.000
18.400
100.000
platos
REFLUJO MINIMO
Se manejan con las ecuaciones de Underwood
i.- Calcule θ de la Primera Ecuación de Underwood
φφφφ
a1z1 a2z2 
zf
NC
aNCzNC
åa -/a =1-q =a - +a - +-------+ a
i=1
i
i
1
2
NC
-
Cuando los componentes claves son adyacentes (no hay compuesto intermedio)
a CL    a CP
ii.- Sustituya el valor de θ en la Ecuación
NC
a x 
æ
ö a1x1 D a2 x2 D
xD
æ L0 ö
÷÷ =
+
+ ------+ NC NC D
ç ÷ +1= åçç
aNC -1
è D ømin
i=1 è ai -/ai ø a1 - a2 -
7/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
Si existe un clave distribuido existirán dos valores de θ
a CL    a CD
Este caso es más complejo y requiere un proceso un poco más complicado
Resolvamos el problema suponiendo para el cálculo que los no claves son no distribuidos
fi
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
#¡REF!
αALI
zi
0.100
32.000
16.000
16.500
17.000
18.400
100.000
0.001
0.320
0.160
0.165
0.170
0.184
1.000
Se cumple razonablemente lo indicado
Debemos saber que
1- q =
Fracción vaporizada =
q =
Debo resolver
9.454
2.939
1.000
0.380
0.153
0.030
1.326
2.000
1.400
1.326
1.100
αTOP
xiD
0.100
31.840
0.160
0.000
0.000
0.000
32.100
0.003
0.992
0.005
0.000
0.000
0.000
1.000
100.000
Fracción Vaporizada en la carga
0 Punto Burbuja
1
bi
13.563
3.497
1.000
0.324
0.111
0.017
0.000
0.160
15.840
16.500
17.000
18.400
67.900
i
1
f(θ)
0.00000 Emplee buscar objetivo
0.78694
0.12588
0.00000
-1.20713
0.000
0.002
0.233
0.243
0.250
0.271
1.000
aNCzNC
åa -/a =1-q =a - +a - +-------+ a
i
xiB
Primera ecuacion underwood
a1z1 a2z2 
zf
NC
i=1
θ
di
2
NC
El valor de θ es
-
1.000
1.326
2.939
1.326
Ahora calculamos el Reflujo Mínimo según:
NC
a x 
æ
ö a1x1 D a2 x2 D
xD
æ L0 ö
÷÷ =
+
+ ------+ NC NC D
ç ÷ +1= åçç
aNC -1
è D ømin
i=1 è ai -/ai ø a1 - a2 -
Rmin =(L0/D)min =
E.-
NUMERO PLATOS
R =(L0/D) =
8/18
1.25*(L0/D)min
Segunda ecuacion underwood topes
Topes
0.586

Correlation for Number of Stages at Finite Reflux Ratio
– Gilliland - empirically related N at finite L/D to Nmin and (L/D)min
0.732147632
– Figure next page contains the Gilliland correlation as modified by Liddle
 Procedure to use the Gilliland correlation:
1.
Calculate Nmin from the Fenske
equation
2.
Calculate (L/D)min from Underwood
equation
3.
Choose actual (L/D)
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo
multicomponentes
4.
Calculate destilación
abscissa
L
L
D -
 D
min

Absisa
0.085

Correlation for Number of Stages at Finite Reflux Ratio
– Gilliland - empirically related N at finite L/D to Nmin and (L/D)min
– Figure next page contains the Gilliland correlation as modified by Liddle
Procedure to use the Gilliland correlation:
1.
Calculate Nmin from the Fenske
equation
2.
Calculate (L/D)min from Underwood
equation
3.
Choose actual (L/D)
4.
Calculate abscissa
L
L
 
D D min
L
+
1
D
5.
Determine ordinate value from graph
6.
Calculate actual number of stages, N
æ N - N min ö
ç
÷
è N +1 ø
Use correlation only for rough estimates
N can be ± 30% but usually w/i ± 7%
N-Nmin/(N+1) =
0.550
N =
Nmin=
N=
f(N)=
f(N)=
9/18
7.730035224
19
0.55
0.572058739
N Platos
19
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
19
Chem Cad
0
DESTILACION MULTICOMPONENTES METODO FUG
ESPECIFIQUE ALIMENTACION
ESPECIFIQUE SEPARACION
CLAVE LIGERO Y CLAVE
PESADO
CALCULE REFLUJO MINIMO
DETERMINE LA PRESION DE LA
COLUMNA Y TIPO
Cálculos burbuja y rocío
CONDENSADORES
FLASHEE ALIMENTACION A
PRESION COLUMNA
EFECTUE BALANCE MATERIA
PRELIMINAR
Flasheo adiabático
Henstebeck & Geddes
CALCULE EL MINIMO NUMERO
Fenske
PLATOS
Underwood
CALCULE EL NUMERO PLATOS
PARA RELACION REFLUJO
Gilliland
DADO
CALCLUE PLATO
ALIMENTACION
DIESEÑE CONDENSADOR Y
REHERVIDOR
Kirkbride
Balance Energía
CALCULE DIAMETRO Y ALTURA
Heurísticos
COLUMNA
FIN DISEÑO
10/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
11/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
Pto burbuja Suma Ki*Zi = 1
12/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
Log(ai)
0.976
0.468
0.000
-0.420
-0.816
-1.520
Log(di/bi)
Henstebeck &'Henstebeck & Geddes
2.299
-1.996
13/18
7.000
6.500
6.000
5.500
5.000
y = 9.171x - 1.9956
R² = 1
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
-2.29885
-2.000
14/18
-1.500
-1.000
-0.500
5.500
5.000
4.500
4.000
3.500
3.000
2.500
2.000
1.500
1.000
0.500
0.000
-0.5000.000
-1.000
-1.500
-2.000
-2.500
-3.000
-3.500
-4.000
-4.500
-5.000
-5.500
-6.000
y = 9.171x - 1.9956
R² = 1
0.500
1.000
1.500
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
TOPES
xi=yi/ki
0.000795521
0.982482446
0.017263214
7.74951E-06
5.47097E-09
0
1.001
15/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
16/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
on underwood topes
eflux Ratio
/D to Nmin and (L/D)min
orrelation as modified by Liddle
quation
quation
D

17/18
min
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes
eflux Ratio
/D to Nmin and (L/D)min
orrelation as modified by Liddle
quation
quation

D min
1
æ N - N min ö
ç
÷
è N +1 ø
es
18/18
C:\Users\JAIME SANTILLANA\Webpage\ejemplo destilación multicomponentes