Objetivos: Explicar las bases de los procesos de destilación de flash y de condensación parcial. Deducir la ecuación de Rachford Rice para flash multicomponente.

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