DESTILACIÓN DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES Número de variables de diseño: Caldera + Sector de agotamiento + Etapa de alimentación + Sector de enriquecimiento + Condensador parcial Caldera + Sector de agotamiento + Etapa de alimentación + Sector de enriquecimiento + Condensador total (C+7) o (C+8) V D fijas = C+3 (A, z i,A , T A , P A , P D ) V D libres = 4 o 5
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DESTILACIÓN DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES · MÉTODO DE KREMSER Etapa de alimentación M ++++1 ...
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DESTILACIÓN DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES
Número de variables de diseño:
Caldera + Sector de agotamiento + Etapa dealimentación + Sector de enriquecimiento +Condensador parcial
Caldera + Sector de agotamiento + Etapa dealimentación + Sector de enriquecimiento +Condensador total
(C+7) o (C+8)
VD fijas = C+3 (A, zi,A, TA, PA, PD)
VD libres = 4 o 5
DESTILACIÓN DE MEZCLAS MULTICOMPONENTES
Variables de diseño libres: 4 o 5
Lewis – Matheson: � Razón de reparto de CL y CP entre destilado yresiduo: rCL/dCL; rCP/dCP
� Razón de reflujo: LD/D
� Posición óptima de alimentación : a
Thiele – Geddes:
� Posición óptima de alimentación : aopt
� Temperatura de reflujo, TD (condensador total)
� Razón de reflujo: LD/D
� Caudal de destilado: D
� Número de pisos sector enriquecimiento: N
� Número de pisos sector de agotamiento: M
� Temperatura de reflujo, TD (condensador total)
MÉTODOS DE CÁLCULO APROXIMADOS
Método de Fenske – Underwood – Gilliland
1. Leer A, zi,A, TA, PA, LD/D, rCL/dCL, rCP/dCP
2. Estimar di, ri; i ≠ CL, CP
3. Estimar PD , Pcolumna , y el tipo de 3. Estimar PD , Pcolumna , y el tipo de condensador
4. Si PA> Pcolumna destilación súbita del alimento
( ) ( ), , 1 , 1 , , , , , 0V Li p i p i p i p i p i p i p i pM l v a v s l s+ −≡ + + − + − + =
( ) ( ) 0V LM L x V y A z V S y L S x+ + − −≡ + + − + − + =( ) ( ), 1 , 1 1 , 1 , , , 0pi p p i p p i p p i A p p i p p p i pM L x V y A z V S y L S x+ + − −≡ + + − + − + =
, , , ,
, , , ,
;V V V L L Li p p i p p i p p i p pV L
p pi p p i p p i p p i p p
s S y S s S x Ss s
v V y V l L x L= = = = = =
( ) ( ), , 1 , 1 , , ,1 1 0V Li p i p i p i p p i p p i pM l v a s v s l+ −≡ + + − + − + =
( ) ( ), 1 , 1 1 , 1 , , ,1 1 0p
V Li p p i p p i p p i A p p i p p p i pM L x V y A z s V y s L x+ + − −≡ + + − + − + =
MÉTODOS DE CÁLCULO RIGUROSOS
Modelo de etapa de equilibrio
Ecuaciones E
, , , , 0i p i p i p i pE y K x≡ − =
( ), 1, , 1, ,, , , , , , ,i p p p p C p p C pK f T P x x y y= … …
,, , , ,
,
0i pi p i p i p i p
i p
vE v K l
l= − =∑
∑
MÉTODOS DE CÁLCULO RIGUROSOS
Modelo de etapa de equilibrio
Ecuaciones S
,, , ,
1 1
1 0; 1 0C C
i py p i p y p
i i p
vS y S
V= =
≡ − = ≡ − =∑ ∑1 1i i pV= =
,, , ,
1 1
1 0; 1 0C C
i px p i p x p
i i p
lS x S
L= =
≡ − = ≡ − =∑ ∑
MÉTODOS DE CÁLCULO RIGUROSOS
Modelo de etapa de equilibrio
Ecuaciones H
( ) ( )1 1 1 1 1 1 0p
V Lp p p p p p A p p p p p p pH L h V H A H s V H s L h Q+ + − −≡ + + − + − + ± =
1 , 1 1 , 1 ,p p i p p i p A i pH h l H v H a+ + − −≡ + +∑ ∑ ∑( ) ( )
1 , 1 1 , 1 ,
, ,1 1 0
pp p i p p i p A i p
V Lp p i p p p i p p
H h l H v H a
s H v s h l Q
+ + − −≡ + +
− + − + ± =
∑ ∑ ∑
∑ ∑
( )1, ,, , , ,p p p p C pH f T P y y= …
( )1, ,, , , ,p p p p C ph f T P x x= …
Métodos precomputacionales
Lewis – Matheson: � Razón de reparto de CL y CP entre destilado yresiduo: rCL/dCL; rCP/dCP
� Razón de reflujo: LD/D
� Posición óptima de alimentación: aopt
MÉTODOS DE CÁLCULO RIGUROSOS
Thiele – Geddes:
� Temperatura de reflujo, TD (condensador total)
� Razón de reflujo: LD/D
� Caudal de destilado: D
� Número de pisos sector enriquecimiento: N
� Número de pisos sector de agotamiento: M
� Temperatura de reflujo, TD (condensador total)
Métodos de cálculo
1. Métodos de Punto de Burbuja (PB)
2. Métodos de Suma de Caudales (SC)
MÉTODOS DE CÁLCULO RIGUROSOS
3. Métodos de Newton 2N
4. Métodos de Corrección Simultánea (CS)
5. Métodos de bucle de tanteo interior - exterior
6. Métodos de relajación
7. Métodos de homotopía - continuación
8. Métodos de Etapas de No Equilibrio
Estrategia de resolución
1. Definición del problema
2. Valores iniciales de todas las variables MESH
MÉTODOS DE CÁLCULO RIGUROSOS
3. Cálculo propiamente dicho
4. Comprobación de la solución
5. Salida y evaluación por parte del ingeniero
Algoritmo de la matriz tridiagonal
MÉTODOS DE CÁLCULO RIGUROSOS
( ) ( ), 1 , 1 1 , 1 , , ,1 1 0p
V Li p p i p p i p p i A p p i p p p i pM L x V y A z s V y s L x+ + − −≡ + + − + − + =
( ) ( )1 , 1 1 , 1 , 1 , , , ,1 1p
V Lp i p p i p i p p p i p i p p p i p p i AL x V K x s V K x s L x A z+ + − − −+ − + − + = −
( ) ( )1 , 1 , , 1 , 1 , 1 ,1 1p
V Lp i p p p i p p p i p p i p i p p i AL x s V K s L x V K x A z+ + − − −
+ − + − + + = − ( ) ( )1 , 1 , , 1 , 1 , 1 ,1 1pp i p p p i p p p i p p i p i p p i AL x s V K s L x V K x A z+ + − − −+ − + − + + = −
, 1 , , 1p i p p i p p i p pA x B x C x D+ −+ + =
1;p pA L R p M N+= ≤ ≤ +
( ) ( ),1 1 ;V Lp p p i p p pB s V K s L R p D = − + − + ≤ ≤