UNIVERSIDAD MAYOR REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE
CHUQUISACACARRERA : ING QUIMICAMATERIA : SIMULACION DE PROCESOS
INDUSTRIALES ITIPO DE DOCUMENTO : 2 DO PRCIALUNIVERSITARIO : JORGE
ELIAS VILLCA COCADOCENTE : ING WILFREDO VILLARPANDOSUCRE -
BOLIVIA
DISEO YSIMULACINDE UNA COLUMNA DE DESTILACION AZEOTROPICA PARA
SEPARARAGUA Y ETANOL.Se pide disear un sistema de columnas de
destilacin para separar una mezcla de etanol y agua con una
concentracin de 86 % mol y 14 % mol, respectivamente. El flujo de
alimentacin es de 216 Kmol/hr, a una temperatura de 320 K y 2 atm
de presin. El solvente elegido para funcionar como extractor es el
benceno. Diagramar el sistema ternario de la mezcla y determinar
las composiciones y temperaturas de ebullicin de cada azetropo.
Calcular el nmero de etapas de cada columna de destilacin junto con
sus parmetros de operacin. Realizar un balance de masa de todo el
sistema de destilacin. Las especificaciones son producir etanol
anhidro con una concentracin igual a 99.2
%mol.Resolucin:Primeramente se determinan los puntos de ebullicin
de todos los componentes presentes y el comportamiento de la mezcla
ternaria (ELLV).
Diagrama de T-xy Etanol- Agua NRTL at 1 atm.
Diagrama de T-xy Benceno- Etanol NRTL at 1 atm.
Diagrama ternario Etanol- Agua- Benceno NRTL at 2 atm.El esquema
de separacin consiste de dos columnas de destilacin, la alimentacin
ingresa a la primera columna en donde se obtiene por los fondos el
etanol anhidro, debido a la interaccin entre el agua y el benceno
hace que esta se comporte como un compuesto ms voltil que el
etanol. Por el tope de esta columna obtenemos un destilado con una
composicin cercana a la del azetropo ternario con menor punto de
ebullicin. Este vapor es una mezcla ternaria que cuando es
condensada la repulsin entre las molculas del agua y las molculas
del benceno es tan grande que se forman dos fases liquidas. Las dos
fases liquidas presentan diferente composicin, la fase liquida
orgnica es bombeada como reflujo mientras que la fase liquida
acuosa ,que contiene significante cantidad de etanol y benceno , es
alimentada a la segunda columna de destilacin, donde el agua es
removida por los fondos. La corriente de destilado es bombeado como
reciclo a la primera columna.
Diagrama de flujo para la separacin de etanol.Cuadro de
parmetros de operacin de los equipos.
Diagrama de flujo de procesos en
Balance de Materia y Energa para el proceso.
Perfil de temperatura de la columna azetropica.
Para poder converger la columna rpidamente tomamos como valor
iniciales la concentracin de las corrientes de la fase orgnica y la
fase acuosa para la corriente de reflujo y reciclo respectivamente.
Los flujos iniciales para estas corrientes se pueden considerar
como una relacin de la corriente de alimentacin, R/F = 1 y RC/F
=2.
Durante las iteraciones realizadas para converger a una
concentracin mxima de etanol se obtiene un segundo estado estable
en el proceso. Es decir que el sistema tiene comportamientos de
estado diferentes.