Objetivos: Explicar las bases de los procesos de destilación de flash y de condensación parcial....
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Objetivos:Explicar las bases de los procesos de destilación de flash y de condensación parcial. Deducir la ecuación de Rachford‑Rice para flash multicomponente. Explicar las diferencias entre el cálculo secuencial y el simultáneo.Desarrollar cálculos gráficos, en diagrama de McCabe, y analíticos para mezclas binarias.Resolver el problema de separación por extracción líquido‑líquido y líquido-sólido en una sola etapa y con adición de disolvente fresco en cada etapa.
TEMA 2 Separaciones por contacto simple y múltiple
Destilación de flash: Mezclas binarias y multicomponentes. Extracción líquido líquido y
líquido‑sólido. Equipo.
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 mezclas binarias.Deducir la ecuación de Rachford‑Rice para flash multicomponente. Explicar las diferencias entre el cálculo secuencial y el simultáneo.
TEMA 2 Separaciones por contacto simple y múltiple
Destilación de flash: Mezclas binarias y multicomponentes. Equipo.
Tema 4 del Seader y Henley
F TF PF zi
Q
V TV PV yi
Hv
L TL PL xi
hL
VARIABLESF 1L 1V 1z Cx Cy CTF TV TL 3PF PV PL 3Q 1
Total 3C+10
ECUACIONESF = L+V 1Fzi = Lxi+Vyi C-1Eq. yi = f(xi) C∑ zi = 1 1∑ xi = 1 1∑ yi = 1 1TV = TL 1PV = PL 1FhF+Q=LhL+VHV 1
Total 2C+6
F TF PF zi
Q
V TV PV yi
Hv
L TL PL xi
hL
GRADOS DE LIBERTAD C+4
V, L, x, y, TV, TL
Q
Flash isotérmico
Resolución secuencial
Flash adiabático
Resolución simultánea
F
(C-1) zi
TF
PV o PL
+ otra variable
PF
FLASH BINARIO
Balance de Materia
z
x1
zVF
xV
VFx
VL
zVF
y
L/F=
V/F =
Balance de EnergíaF·hF + Q = L·hL + V·HV
Global F = L+V
F TF PF z
Q
V TV PV yHv
L TL PL xhL
Volátil F·z=L·x+V·y
Equilibrio
y(x,P)
T(x,P)
FLASH BINARIO
Datos
KD, x
y T
x,y
Balance de Materia
z
x1
zVF
xV
VFx
VL
zVF
y
Balance de EnergíaF·hF + Q = L·hL + V·HV
F = L + V
FLASH BINARIO
z
x1
zVF
xV
VFx
VL
zVF
y
x=y=zx
y
zx
y-L/V
Resolución secuencialx, y, T Equilibrio: Datos, , Ecuaciones
V, L: B. Materia
Q: B. Energía
B. Materia:
pendiente -L/V
xVL
zVF
y
FLASH BINARIO
V, L,
Equilibrio, B. Materia y B.Energía
Resolución secuencial
x, y, T Resolución de Equilibrio y B. Materia
Q B. Energía
x
y
y-L/V
x zResolución simultánea
Q
FLASH MULTICOMPONENTEEquilibrio C componentes
Equilibrio ideal Ki = f (P, T) ≠ f (xi, j, k…. )
Yi=Ki·xi Ki = f (P, T, xi, j, k…. )
FLASH MULTICOMPONENTEEquilibrio C componentesyi = Ki·xi Ki = f (P, T, xi, j, k…. )
Equilibrio ideal Ki = f (P, T) ≠ f (xi, j, k…. )
p
a
p
apaa
T
a
T
aK pp
pTTT 3
2
216
221 lnln
FLASH MULTICOMPONENTE
C Equilibrio C componentes
yi=Ki·xi Ki = f (P, T)
yi= f (xi, P, T) T = f (x, y, P)
Global y C-1 componentes2 Relaciones estequiométricas
1111
C
ii
C
ii yx
2C+6 ecuaciones
Excesivo número de ecuaciones: Ensayo y error
C B. Materia
1 B. Energía
3
T =TV =TL
PV = PL
∑Zi =1
FLASH MULTICOMPONENTE
PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE
C B. Materia + C Equilibrio
F·zi = L·xi +V·yi =L·xi + V·Ki·xi
)1(1
)1(1/
i
iiiii
i
ii
FVFL
i
ii
K
zKxKy
K
zx
KVL
zFx
+ 2 Ec. Estequiométricas
C
i i
iiC
ii
C
i i
iC
ii K
zKy
K
zx
1111 )1(11
)1(11
FLASH MULTICOMPONENTE
PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE
C B. Materia +
C Equilibrio +
2 Ec. Estequiométricas
0
FV
)1K(1
z
FV
)1K(1
zK
0xy
i
i
i
ii
ii
FLASH MULTICOMPONENTE
PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE
1FV
00
FV
1K1
z1KFV
fC
1ii
ii
T Ki Rachford-Rice para tantear V/F
iii
i
ii xKy
FV
)1K(1
zx
Balance de energía para calcular Q
• Si conocemos Tcámara
FLASH MULTICOMPONENTE
PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE
1
FV
00
FV
1K1
z1KFV
fC
1ii
ii
Suponer T : Ki: Comprobar Rachford-Rice
C
1iii 1zK
C
1i i
i 1Kz
Seguir como caso anterior
• Si conocemos V/F o L/FKi????
Tburbuja< T < Trocio Ki > 1 y Ki < 1
FLASH MULTICOMPONENTEPROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE
Tomamos ese componente i como referenciaa) Suponemos T y determinamos Ki
iii
i
ii xKy
FV
)1K(1
zx
Calculamos V/F
Comprobamos T supuesta con Rachford-Rice
b) Suponemos V/F
Calculamos Ki y con ella T
Comprobamos V/F supuesta con Rachford-Rice
Balance de energía para calcular Q
• Si conocemos xi o yi
FLASH MULTICOMPONENTEPROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE
• Si conocemos Q
Doble tanteo de T y V/F Suponer T o V/F, Trabajar como si se conociera esa variable Comprobar con balance de energía
DIMENSIONADO DE FLASH VERTICAL
Diámetro
)pies/lb()h/s(3600)s/pies(u
)lbmol/lb(Pm)h/lbmol(VA
3vperm
Vc
cA4
D
El diámetro se suele aumentar al siguiente incremento de 6 inch
uperm????= velocidad máxima de vapor permitida
DIMENSIONADO DE FLASH VERTICAL
V
VLdrumperm Ksegundo/piesu
4lv
3lv
2lvlvdrum FlnEFlnDFlnCFlnBAexpK
L
V
V
Llv W
WF
WL, WV flujos másicos (e.g. lb/h)A = -1.877478097 B = -0.8145804597C = -0.1870744085 D = -0.0145228667E = -0.0010148518
Para operación a un 85% de inundación :5% de arrastre sin eliminador de nieblas1% de arrastre con eliminador de nieblas
DIMENSIONADO DE FLASH VERTICALAltura
* 3.0 < L/D < 5.0 y minimizar la masa de la vasija
* Según el volumen de almacenamiento de líquido requerido
hVF
L
hL
hf
V
D
h V = 3 6 i n c h + D / 2 h V > 4 8 i n c hh f = 1 2 i n c h + D / 2 h f > 1 8 i n c h
4
2D
Vh liqL
D
hhh
D
L fLV 53
Si L/D <3, aumentar líquido almacenado Si L/D >5, usar flash horizontal