DESTILACION CONTINUA

Procesos del destilado

Balance ce Masa y Energía durante la destilación

Destilación Continua

Operación realizada en contracorriente y en varias etapas.

Sinónimos: Destilación Fraccionada ; Rectificación.

Equipo utilizado: Columna de Destilación (o Torre de Destilación).

Columna de Destilación: Partes Integrantes

Básicamente, se distinguen 3 partes:

• Condensador: puede ser Total o Parcial.• Columna propiamente dicha: se divide en dos

zonas (o secciones): Zona (o Sección) de Enriquecimiento. Zona (o Sección) de Empobrecimiento.

• Reboiler (Calderín, Caldera, Rehervidor).

Columna de Destilación Continua

Columna de Destilación ContinuaCondensador

Columna de Destilación Continua Circulación de Líquido y Vapor

Columna de Destilación ContinuaPlato (Perforado) de Destilación

Columna de Destilación Continua

Plato de Balastra Circulación de Flujos: Variantes

Columna de Destilación ContinuaCaperuzas de Barboteo: Diferentes Modelos

Columna de Destilación Continua(Rehervidores: Diferentes tipos)

Balances de Materia

Importante: Todos los Balances se realizan en Estado Estacionario.

• Ecuaciones de Balance general y del componente para la totalidad de la Columna.

• Ecuaciones de Balance general y del componente para Zona de Enriquecimiento.

• Ecuaciones de Balance general y del componente para Zona de Empobrecimiento.

Balance de Materia(Notaciones)

Balance de Materia (Totalidad de la Columna)

• Balance General:

• Balance para el Componente:

• Relaciones de Flujos en la Columna:

Balance de Materia (Zona de Enriquecimiento)

• Balance General:

• Balance para el Componente:

Zona de Enriquecimiento(Línea de Operación)

Partiendo de la Ec. de Balance p/ Comp.

Se obtienen:

pero:

con lo cual:

Zona de Enriquecimiento(Relación de reflujo o Reflujo)

• Puede presentarse de dos maneras (ambas válidas solo para la Zona de Enriquecimiento):

a) Relación entre el Reflujo y el Destilado:

Esta relación también se conoce como “Reflujo Operativo o

Externo”.b) Relación entre el Vapor y el Líquido:

Esta relación también se conoce como “Reflujo Interno”

Zona de Enriquecimiento(Ecuaciones de Línea de Operación)

• En función de los Caudales de Vapor y Líquido:

• En función del Reflujo Operativo:

Las pendientes de ambas ecuaciones se relacionan entre si.

Zona de Enriquecimiento(Ecuación de Línea de Operación)

• Si en la Ecuación:

Se reemplaza por (xn = xD) ; se obtiene:

Conclusión: Línea de Operación intercepta a Línea de 45° en el punto (xD ; xD). Esta condición se cumple tanto para Condensadores Totales como Parciales.

Zona de Enriquecimiento(Línea de Operación)

Balance de Materia (Zona de Empobrecimiento)

• Balance General:

• Balance para el Componente:

Zona de Empobrecimiento (Línea de Operación)

Partiendo de la Ec. de Balance p/Componentes:

se obtiene:

Pero, de acuerdo con Balance General en el reboiler:

Surge que:

Zona de Empobrecimiento(Línea de Operación)

Plato Inferior y Reboiler

Condensadores Total y Parcial

Línea “q”: Definiciones

• Se presentan dos definiciones:1) En términos de entalpías específicas:

2) En términos conceptuales:

“Número de moles de líquido saturado producido por cada mol de alimentación que ingresa a la columna”

Línea “q”

Ecuaciones de Nexo Relación entre flujos (por encima y por debajo del plato de alimentación)

Línea “q”

Ecuación

Líquido Frío

Vapor Sobrecalentado

Condiciones Térmicas de Alimentación

Condiciones Térmicas de la Alimentación

Condiciones Térmicas de la Alimentación

Localización Plato de Alimentación

Tipos de Reflujo Operativo (Reflujo Externo)

1) Reflujo Total

Características:F = D = W = 0

Condensador, hervidor y diámetro de la torre: Tamaño infinito.

Tipos de Reflujo Operativo(Reflujo Externo)

2) Reflujo MínimoCaracterísticas:

Condensador; hervidor:

Tamaños mínimos.

Columnas con Inyección de Vapor Vivo (o Vapor Directo)

• Características:1) Usadas para destilación de mezclas binarias acuosas.

2) No tienen reboiler.

3) Ecuación de Línea de Operación Zona de Enriquecimiento se obtiene de manera similar a lo ya visto para columnas de destilación.

4) Ecuación de Línea de Operación Zona de Empobrecimiento debe pasar por el punto (x =xw ; y =0).

5) Intersección Línea Operación Zona Empobrecimiento y Línea 45° se verifica en: y = x = [Wxw / (W – S)].

6) Requiere una fracción de etapa extra, respecto de la columna equipada con reboiler.

Columnas con Inyección de Vapor Vivo (o Vapor Directo)

Eficiencia de Platos

• Conceptos válidos para Columnas de Destilación y también es aplicable a Torres de Absorción – Desorción.

Plato Ideal: Concentraciones de corrientes que abandonan el plato se encuentran en estado de equilibrio.

Plato real: Las concentraciones antes mencionadas NO se hallan en estado de equilibrio.

Eficiencia de Platos

• Hay tres tipos de Eficiencia de Platos:

1) Eficiencia Total (o Eficiencia Global): Se refiere a la totalidad de la columna.

2) Eficiencia de Platos de Murphree (EM): Puede referirse al vapor (gas) o al líquido. Por ejemplo, para el vapor se tiene:

Eficiencia de Platos

3) Eficiencia de Platos Puntual (o Local, o Eficiencia Puntual de Murphree) (EMP): Puede referirse al vapor (gas) o al líquido. Por ejemplo, para el vapor se tiene:

Eficiencia de Platos

Plato Perforado:

a) Eficiencia de Platos de Murphree (EM).

b) Eficiencia de Platos Puntual (EMP).

Relación entre Eficiencias de Platos

Caso 1: Relación entre Eo y EM.

a) Se conoce, o se puede predecir, la EM.

b) Pendiente (m) de la Línea de Equilibrio es constante.

c) Pendiente de la Línea de Operación (L/V) es constante.

Relación entre Eficiencias de Platos Método Gráfico

Caso 2: Relación entre E0 y EM.

Relación entre Eficiencias de Platos Método Gráfico

Caso 2: Relación entre E0 y EM.