Destilacion Multicomponente

Universidad de Guanajuato División de Ciencias Naturales y Exactas Procesos de Separación 2 Dr. Dr. Salvador Hernánde !ar !area ea 2 "las# Pro$le%a &.2' "lores Suare "ernando "ernando de (es)s "ec#a l*%ite de entre+a, lunes - de septie%$re "lores Suare "ernando de (es)s

Flash Problema 4.23. Una mezcla equimolar de etano, p ropano, n-butano y n-pentano se somete a una vaporización lash a !"#$F y 2#" psi. a% &'u(les son las cantidades y composiciones calculadas de los productos) b% *era posible recuperar +# del etano en el vapor, en un solo lash y a otras condiciones sin perder m(s del " de butano en el vapor

z2 := .25

z3 := .25

z4 := .25

k2 := 4.2

k3 := 1.55

k4 := .6

F := 100

z5 := .25 k5 := .225

/o pri%ero 0ue se #ace para el pri%er inciso es to%ar las 1 de e0uili$rio a las condiciones iniciales dadas %is%as 0ue se re+istran co%o aparece anterior%ente. a% 'alculo de composiciones a las condiciones establecidas T := 150°F °F P := 205p si

f ( Ψ ) :=

z2⋅ ( 1 − k2) 1 + Ψ ⋅ ( k2 − 1)

+

 z3⋅ ( 1 − k3)  1 + Ψ ⋅ ( k3 − 1)

+

z4⋅ ( 1 − k4) 1 + Ψ ⋅ ( k4 − 1)

+

 1 + Ψ ⋅ ( k5 − 1)  z5⋅ ( 1 − k5)

Ψ := 0 , .02.. 1

Ψ =

f ( Ψ ) =

3.4

3.2-5

3.42

3.2'6

3.4&

3.25-

3.45

3.267

3.46

3.'-

3.6

3.''4

3.62

3.'57

3.6&

3.'7

3.65

3.&24

3.66

3.&5-

3.

3.&

3.2

3.7'

3.&

3.76&

3.5

3.5''

3.6Suare "ernando de3.564 "lores (es)s ...

...

*e toma la Ψ cuando   Ψ% sea aproimadamente #.

1

0.5

f ( Ψ )

0

− 0.5

−1

0

0.2

0.4

0.6

Ψ

"lores Suare "ernando de (es)s

0.8

1

Ψ := .47

V := F⋅ Ψ = 47 L := 100 − V = 53

Solo restar*a calcular las co%posiciones a estas condiciones para el inciso a8. 'omposiciones l/quido y vapor xi :=

x3 :=

x4 :=

x5 :=

zi 1 + Ψ ( ki − 1)

z3 1 + Ψ ⋅ ( k3 − 1) z4 1 + Ψ ⋅ ( k4 − 1) z5 1 + Ψ ⋅ ( k5 − 1)

x2 :=

= 0.199

= 0.308

= 0.393

z2 1 + Ψ ⋅ ( k2 − 1)

= 0.1


x3 + x4 + x5 + x2 = 1

yi := ki⋅ xi y3 := k3⋅ x3 = 0.308 y4 := k4⋅ x4 = 0.185 y5 := k5⋅ x5 = 0.088

y2 := k2⋅ x2 = 0.419 y3 + y4 + y5 + y2 = 1

Para el inciso $8 nos pone ciertas restricciones 0ue de$e%os de to%ar en cuenta para el cálculo del "las#. 9a 0ue tene%os un a%plio ran+o de estudio y so$re todo pode%os sacar una +ran cantidad de valores por lo 0ue ta$ula%os para o$tener los di:erentes valores de 1 a di:erentes presiones y te%peratura. Se #io una ta$la con di:erentes iteraciones para los cuales o$tene%os di:erentes ; y por lo tanto di:erentes co%posiciones. Para cada una se sacó el Porcentaje recuperado y perdido de etano y n<$utano respectiva%ente.


=teración %recc2 :=

a -73>" y 223 psi

( V⋅ y2) ⋅ 100 F⋅ z2

= 73.346

%perc4 :=

( V⋅ y4) ⋅ 100 F⋅ z4

= 27.735

=teración 2 ? 233>" y 233 psi se alejó %uc#o nos da un aproxi%ado de no au%entar la te%peratura. %recc2 :=

( V⋅ y2) ⋅ 100 F⋅ z2

= 99.174

%perc4 :=

( V⋅ y4) ⋅ 100 F⋅ z4

= 95.575

=teración '. ? -43>" y 233 psi %recc2 :=

( V⋅ y2) ⋅ 100 F⋅ z2

= 83.78

%perc4 :=

( V⋅ y4) ⋅ 100 F⋅ z4

= 42.9

=teración &. ? -&3>" y 223 Psi %recc2 :=

( V⋅ y2) ⋅ 100 F⋅ z2

= 60.674

%perc4 :=

( V⋅ y4) ⋅ 100 F⋅ z4

= 16.468

=teración 7 ? -&3>" y 2&3psi %recc2 :=

( V⋅ y2) ⋅ 100 F⋅ z2

= 51.777

%perc4 :=

( V⋅ y4) ⋅ 100 F⋅ z4

= 12.2

@e%os 0ue al au%entar la presión dis%inuye la perdida de c& 0ue es lo 0ue $usca%os y el etano ta%$iAn $aja pero no tan considera$le%ente. Hare%os otra iteración. =teración 7 ? -73 y 2&3 psi %recc2 :=

( V⋅ y2) ⋅ 100 F⋅ z2

= 62.882


%perc4 :=

( V⋅ y4) ⋅ 100 F⋅ z4

= 18.426

!e%peratur a Presión Bpsi

12

1'

1&

17

-.&7

.7'

.2

.

.'6

- -73 >"

223 '.6

2 233>"

223

' -43>"

233 &.&

-.57

.5&

.27

& -&3>"

223 '.5

-.'7

.&5

.-4

7 -&3>"

2&3 '.&

-.2

.&&

.-5

5 -53>"

223 &.37

-.5

.76

.2-7

4 -73>"

2&3 '.5

-.'7

.&6

.-67

7 2.-

Se #icieron aproxi%ada%ente -3 iteraciones en di:erentes valores en donde la %ás próxi%a :ue a -&3 y 223 Psi. Se podr*a se+uir calculando pero resultar*a %uy lar+o el procedi%iento ya 0ue #ay un n)%ero +rande de opciones para la presión y la te%peratura. Si se %aneja una presión at%os:Arica 0ue es co%o ocurre en la %ayor*a de los casos se tratan a di:erentes te%peraturas teniendo estos resultados. Se utiliaran un valor de -7 psi aprox. ? presión at%os:Arica8 a di:erentes te%peraturas. Presión psi8 -7

!e%peratur a -33 73 3 <73

12

1'

1&

17

'& 2'.7 -' 7.7

.4 7.4 2.7 .67

' -.& .7 .--

.& .'5 ..3-6

=teración 6. ? -7 psi y -33>" No #ay valores para "i =teración . ? 73>" y -7 psi No #ay valores de "i. =teración -3. ? -7 psi y 3>" %rece!"#$ :=

 ( V⋅ y2) ⋅ 100& z2⋅ F

= 93.85


%rec'!"#$ :=

 ( V⋅ y4) ⋅ 100& z4⋅ F

= 36.986

=teración -- ? -7 psi y <73>" %rece!"#$ :=

 ( V⋅ y2) ⋅ 100& z2⋅ F

= 56.334

%rec'!"#$ :=

 ( V⋅ y4) ⋅ 100& z4⋅ F

= 2.515

?l pasarse lo pode%os #acer a una %enor te%peratura por eje%plo &3>" y la %is%a presión de -7 psi. %rece!"#$ :=

 ( V⋅ y2) ⋅ 100& z2⋅ F

= 76.11

%rec'!"#$ :=

 ( V⋅ y4) ⋅ 100& z4⋅ F

= 6.849

?un0ue no lle+o al 7 esta$lecido se puede ver 0ue el etano recuperado está arri$a del 43 y el $utano tiene poco %ás de 5. C#ecando la $i$lio+ra:*a y al+unos otros resultados se vio 0ue el valor no estuvo %uy alejado del resultado exacto. "i+ura -. Fs de e0uili$rio para <&3" y -7 psi.

En esta parte lo resuelven en $ase a las volatilidades relativas tanto en l*0uido co%o en vapor del etano y el n<$utano 0ue nos explica 0ue dadas las volatilidades relativas independientes de la presión e i+ual a la

relación de presiones de vapor dependerá solo de la te%peratura


%is%o 0ue co%ente anterior%ente la te%peratura se puede to%ar co%o la at%os:Arica #a$rá un +ran ca%$io cuando se usen di:erente te%peraturas esto en $ase a las volatilidades de cada co%puesto. El %is%o ejercicio encontrado nos da lo si+uiente,

Co%o resultado se tendr*a 0ue para una presión de -5.& psi y <&3>" se alcanar*a un producto de vapor de 43 etano y 7 de n<$utano. Conclusiones Este pro+ra%a resulto un poco co%plicado ya 0ue de$e%os de pensar en todo caso las varia$les 0ue a:ectan a nuestro pro$le%a en este caso la te%peratura y presión re0ueridos para o$tener nuestros productos


deseados. Se pudo apreciar 0ue %ediante el cálculo de volatilidades de los co%ponentes y #aciendo una relación entre ellos #ay una opción para o$tener la te%peratura y presión deseadas. Haciendo una co%paración con el resultado del pro+ra%a y el resultado en ejercicios resueltos de $i$lio+ra:*a se puede ver 0ue solo #ay de di:erencia -.& psi su;cientes para 0ue lle+ue al 7 del etano recuperado en el vapor. i$lio+ra:*a •

Seader 23--8 Separation Process Principles


Destilacion Multicomponente

Recommend Documents