Destilacion Flash

TEMA 2 Separaciones por contacto simple y múltiple Destilación de flash$ Meclas binarias y multicomponentes. Extracción lí"uidolí"uido lí"uidolí"uido y lí"ui lí"uido do‑sóli sólido. do. E"ui E"uipo. po. Objetivos: Explicar las bases de los procesos de destilación de flash y de condensación parcial. Deducir Deducir la ecuaci ecuación ón de Rachford Rachford‑Rice para para flash flash multicomponente. Explicar las diferencias entre el cálculo secuencial y el simultáneo. Desarrollar cálculos gráficos, en diagrama de McCabe, y analíticos para meclas binarias. Resol!er el problema de separación por extracción lí"uido lí"uido‑lí"uido y lí"uido#sólido lí"uido#sólido en una sola sola etapa etapa y con 



   2   a   m   e    T





TEMA 2 Separaciones por contacto simple y múltiple Destilación de flash$ Meclas binarias y multicomponentes. E"uipo. Objetivos: Explicar las bases de los procesos de destilación de flash y de condensación parcial. Desarrollar cálculos gráficos, en diagrama de McCabe, y analíticos para meclas binarias. Deducir Deducir la ecuación ecuación de de Rachford Rachford‑Rice para flash multicomponente. multicomponente. Explicar las diferencias entre el cálculo secuencial y el simultáneo. 



   2   a   m   e    T



%ema & del 'eader y (enley

 % * yi (!

) %) *) i +

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

R/0-E' ) 1 1  1  C x C y C %) % %- 2 *) * *- 2 + 1

- %- *- xi hEC5C/67E' ) 8 -3 1 )i 8 -xi3yi E". yi 8 f9xi: ; i 8 1 ; xi 8 1 ; yi 8 1

C#1 C

1 1 1

% 8 %1 * 8 *1 )h)3+8-h-3( 1

 % * yi (!

) %) *) i +

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

- %- *- xi h-

>RD6' DE -/0ER%D C3&

) 9C#1: i %) *) * o * 3 otra !ariable

, -, x, y, %, %)lash isot?rmico Resolución secuencial + )lash adiabático Resolución simultánea

FLASH BINARIO  % * y (!

) %) *) 

- %  *  x    h   s 0alance de Materia h   a    l    f >lobal ) 8 -3 -@)8 Φ   n @) 8 ψ     ó    i olátil )A8-Ax3Ay   c ) )− ) 1 − ψ   = ⋅ − ⋅ = − ⋅ + ⋅ = − ⋅ + y  x x  x   a    l     ψ  ψ     i    t   s 0alance de Energía   e    D )Ah  3 + 8 -Ah  3 A( +

-

-

-

FLASH BINARIO

E"uilibrio

y

%

y9x,*: Datos

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

%9x,*: B D, α x

x,y

0alance de Materia )8-3

y=

) 

-

)−





⋅ − ⋅x = −

)

1 − ψ 





ψ 

ψ 

⋅x + ⋅ = −

0alance de Energía )Ah) 3 + 8 -Ah- 3 A(

⋅x +

FLASH BINARIO

Resolución secuencial x, y, % E"uilibrio$ Datos, α, Ecuaciones

   h , -$ 0. Materia   s ) )− ) 1 − ψ   y  x x  x = ⋅ − ⋅ = − ⋅ + ⋅ = − ⋅ +   a    l     ψ  ψ     f   n +$ 0. Energía y #-@    ó    i y 0. Materia$   c   a )    l    i y = ⋅ − ⋅x x    t     s x8y8   e    D  pendiente #-@

FLASH BINARIO

Resolución secuencial

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

, -, Φ, ψ 

x, y, % Resolución de E"uilibrio y 0. Materia y

+ 0. Energía

#-@

y

Resolución simultánea + E"uilibrio, 0. Materia y 0.Energía

x x



)-'( M5-%/C6M*67E7%E E"uilibrio C componentes Gi8B iAxi B i 8 f 9*, %, xi, ,  F. :

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

E"uilibrio ideal B i 8 f 9*, %:  f 9xi, , F. :

)-'( M5-%/C6M*67E7%E E"uilibrio C componentes yi 8 B iAxi B i 8 f 9*, %, xi, , F. :

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

E"uilibrio ideal B i 8 f 9*, %:  f 9x i, , F. : a p < aT 1 aT < ln  K  = < + + aT = + a p1 ⋅ ln  p + < T  T   p

+

a p2  p

FLASH MULTICOMONENTE

C E"uilibrio C componentes yi8B iAxi B i 8 f 9*, %:

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

yi8 f 9xi, *, %: % 8 f 9x, y, *: C 0. Materia >lobal y C#1 componentes < Relaciones este"uiom?tricas C 

∑ x

i

i =1

1 0. Energía

=1

C 

∑y

i

=1

2 % 8% 8%* 8 *;Ii 81

i =1


Excesi!o nHmero de ecuaciones$ Ensayo y error 

FLASH MULTICOMONENTE

*R6CED/M/E7%6 RC()6RD#R/CE C 0. Materia 3 C E"uilibrio

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

)Ai 8 -Axi 3Ayi 8-Axi 3 AB iAxi  xi  y i

=

 F  ⋅  z i

 L = F −V 

 L + V  ⋅ K i

=  K i ⋅ xi =

     →    → xi =

 z i

@  F 

1 + 9 K i

− 1: ⋅ψ  

 K i ⋅  z i

1 + 9 K i

− 1: ⋅ψ  

3 < Ec. Este"uiom?tricas C 

∑ x

C 

i

=1= ∑

 z i

1 + 9 K 

− 1: ⋅ψ  

C 

∑ y

C 

i

=1= ∑

 K i ⋅ z i

1 + 9 K 

− 1: ⋅ψ  

FLASH MULTICOMONENTE

*R6CED/M/E7%6 RC()6RD#R/CE C 0. Materia 3

   h C E"uilibrio 3   s   a < Ec. Este"uiom?tricas    l    f   n    ó    i ∑ yi − ∑ x i = 4 =   c   a B i  i i    l    i − ∑    t = ∑     s 1 + 9B i − 1: 1 + 9 B i − 1:   e ) )    D

=4

FLASH MULTICOMONENTE

*R6CED/M/E7%6 RC()6RD#R/CE

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

   C ( B i − 1) ⋅  i   =4 f   = ∑  )   i=11 + ( B  − 1)  i

•

4 ≤ ψ =

 )

)

 'i conocemos %cámara

xi

=

#  i

 1 + 9 B i − 1: )

yi

= B i x i

0alance de energía para calcular +

≤1

FLASH MULTICOMONENTE

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

*R6CED/M/E7%6 RC()6RD#R/CE    C ( B i − 1) ⋅  i    f   = ∑ = 4 4 ≤ ψ = ≤ 1 )  )   i=11 + ( B  − 1)  i )

 'i conocemos @) o -@) B iJJJJ

•

'uponer % $ B i$ Comprobar Rachford#Rice % burbuaK % K %rocio B i L 1 y B i K 1 C

∑ B i  i = 1

i =1

'eguir como caso anterior 

C

∑

i

i =1B i

=1

•

FLASH MULTICOMONENTE *R6CED/M/E7%6 RC()6RD#R/CE  'i conocemos xi o yi %omamos ese componente i como referencia a: 'uponemos % y determinamos B i

   h i   s xi = y i = B i x i    a    l 1 + 9 B i − 1:    f ) Calculamos @)   n    ó Comprobamos % supuesta con Rachford#Rice    i   c  b: 'uponemos @)   a    l    i Calculamos B  y con ella %    t   s Comprobamos @) supuesta con Rachford#Rice   e    D 0alance de energía para calcular + i

FLASH MULTICOMONENTE *R6CED/M/E7%6 RC()6RD#R/CE •

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

 'i conocemos +

u p o n e r o , % r a b a  a r c o m o s i s e c o n o c i e r a e s a ! a r i a b l e Comrobarconbalancedeener ía

Datos de entrada$ Condiciones especificadas, E"uilibrio 'uposición$ %flash Cálculo Bi 9%flash, *flash: 'uposición$ @)

   h Resolución Ec. Rachford#Rice   s   a    l  7o    f f9@):84J   n    ó 'i    i Cálculo xi, yi, -, , ( y h   c   a    l    i 0alance    t  7o energíaJ   s   e    D Meclas con amplio inter!alo de ebullición

Datos de entrada$ Condiciones especificadas, E"uilibrio 'uposición$ @) 'uposición$ %flash

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D

Cálculo Bi 9%flash, *flash: Resolución Ec. Rachford#Rice

 7o

f9@):84J

'i Cálculo xi, yi, -, , ( y h

 7o

0alance energíaJ 'i, correcto

D/ME7'/67.D6 DE )-.'( ER%/C.Diámetro .c

=

 9mol − lb @ h : ⋅ *m  9lb @ mol − lb:

u perm 9 pies @ s: ⋅ 2=449s @ h : ⋅ ρ ! 9lb @ pies :    h   s   a    l & c    f D=   n π    ó    i   c   a    l    i    t   s   e u permJJJJ8 !elocidad máxima de !apor permitida    D 2

asuentencrem entoe nc

D/ME7'/67.D6 DE )-.'( ER%/C.-

u perm B drum

( pies @ segundo ) = B drum <

ρ- − ρ ρ 2

= exp . + 0 ⋅ ln )l! + C( ln )l! ) + D( ln )l! ) + E( ln )l! )

&

   h M- ρ    s )l! =   a    l M ρ   f -,  fluos másicos 9e.g. lb@h:   n  8 #1.NOO&ON4PO 0 8 #4.N1&QN4&QPO    ó    i C 8 #4.1NO4O&&4NQ D 8 #4.41&Q<
D/ME7'/67.D6 DE )-.'( ER%/C.ltura S 2.4 K -@D K Q.4 y minimiar la masa de la !asia

   h   s   a    l    f   n    ó    i   c   a    l    i    t   s   e    D



D

h

)

h 8 2= inch 3 D@< h L &N inch hf  8 1< inch 3 D@< hf  L 1N inch V liq h L = < π  D &

hf 

2<

h-

 L  D


hV  + h L + h f    D

, Lusaras or onat