Condensación de una mezcla de

multicomponentes

ARELY VICENTE JIMÉNEZ

Universidad Politécnica Metropolitana de Puebla

Operaciones Unitarias

Presión de operación de un condensador

Los requerimientos de operaciones de una columna de destilación y un condensador.

Si el condensador se opera a presión atmosférica el rango de

condensación es de 123° - 102° F.

La aplicación de condensadores 1-2 para estas temperaturas no es muy satisfactoria cuando el agua de enfriamiento de que se dispone esta a 85° F

El rango de temperatura del agua debe ser reducido para prevenir grandes

cruces de temperatura sobre los 102° F de la salida del condensador

Para una condensación a presión atmosférica operar el condensador con un cerca de 16.5°F con gran cantidad de agua.

Caso: Si la presión de la columna de destilación se

aumentara a El rango de condensación seria de 174°F- 153°F El rango del agua de enfriamiento podría ser de 85°F -

120°F Y el Requiriéndose aproximadamente un cuarto de la

cantidad de agua necesaria a presión atmosférica,

El aumento de la presión en la columna de destilación aumentando el costo inicial y también la temperatura del medio calefactor en el hervidor.

Análisis económico El costo de la operación anual para varias

presiones• Utilidades • Cargos fijos

Se grafican en contra de la presión de operación, siendo el optimo cuando el costo total anual es un mínimo.

VOLATILIDADES RELATIVAS Un método de obtener la composición durante el equilibrio

de fase. El principio de una mezcla de varios componentes (- + k de

un compuesto intermedio) K puede cambiar grandemente en un pequeño

rango de temperatura, las razones de la constante de equilibrio relativas unas a otras permanecerán casi constantes.

es posible eliminar los cálculos sucesivos de prueba y error Siempre y cuando que el primer premisa sea razonable

Para tres componentes

= es la relatividad del compuesto 1 al 2 =

13.10

Para la evaporación:

Relativo a

Reacomodando

Puesto que

Ejemplo 13.2.

Cálculo de composición entre el punto de rocío y el de burbuja

Punto de rocío y de burbuja fracciones molares Cálculos de multicomponentes directamente sobre el numero de moles Puesto que :

Es lo mismo que Donde es el numero de moles de un componente en el valor el número de moles de ese componente en el líquido.V y L son el número total de moles de vapor y liquido, respectivamente Punto de rocío

Punto de burbuja

cualquier temperaturapunto de rocío y el de burbuja

Y numero original de moles

Para cada compuesto la cantidad de condensado es dada por:

Donde V es el número total de moles de vapor que restan y L es el número total de moles de liquido formado entonces

y

Para determinar los moles condensados a cualquier temperatura dada entre el punto de rocío y el de burbuja. Supongase una razón V/L se calcula con el número de moles de liquido formado para el valor supuesto de (V/L). Si la razón de la masa de vapor que resta a los moles de liquido formado no checa el valor supuesto de V/L, debe hacerse una suposición.

CONDENSACIÓN DIFERENCIAL El equilibrio en un condensador

0-0 hay posiblemente una gota de consensado.

00-11 cantidad considerable de condensado

1-1 una capa de consensado , moles total + consensado forman 0-0, la composición difiere de la alimentación original.

El equilibrio 1-1 difiere del punto de rocío

1-1 a 2-2 otro equilibrio

Se puede demostrar la similaridad entre esta conducta y la de aquella de los procesos a presión constante por lotes.

Si

Sin embargo, en cualquier punto la ecuación se reduce la ecuación

Cálculo de la curva de condensación para una mezcla de multicomponentes El cálculo de una diferencia balanceada de

temperatura depende de la forma de la curva de condensación.

Grafica: contenido de calor del valor contra temperatura de vapor para el rango de condensación.

La diferencia balanceada de temperatura se obtiene tomando el incremento del rango de condensación computando las diferencias promedio de temperaturas entre el vapor y el agua.

Caso practico Se seleccionan números razonables de temperaturas La mejor selección de los intervalos beberán dar iguales incrementos de , pero es

bastante difícil lograr esto por inspección. Útil observar si el vapor que debe condensarse tiene “cabeza o cola”

“colas ”Indican que para un alto

punto de rocío las porciones principales de vapor no condensan hasta que se alcancen temperaturas considerables menores.

“cabezas”La presencia de pequeñas

cantidades de concentración reduce el punto de burbuja, aun cuando el calor removido entre los puntos de burbuja anteriores

y actuales, no representaría necesariamente un porcentaje

significativo de la carga total de calor removida en el

condensador.

Diferencia balanceada de temperatura

En el desobrecalentador-condensador y en el condensador- subenfriador se supuso que las diferencias de temperatura a contracorriente podían aplicarse a todo lo largo de la coraza para obtener la

Para una mezcla de multicompnentes

Es conveniente suponer que el medio enfriante esta en contracorriente con el vapor de multicomponentes aun así se emplea un condensador de 1-2.

El porcentaje de aumento en la temperatura del medio enfriante en cualquier sección transversal de la coraza, se toma entonces como proporcional al porcentaje de la carga térmica removida de cualquier sección transversal hasta salida

La

Coeficientes de transferencia térmica para mezclas de multicomponentes. Cuando se condensa una mezcla de

multicomponentes, el rango de condensación entre el punto de rocío y el punto de burbuja puede ser mayor de 100°.

El liquido que se forma cerca de la entrada difiere grandemente en su composición de aquel que se forma a la salida, y debe enfriarse hasta el punto de burbuja al final de la coraza, antes de que se drene del condensador.

El coeficiente de película en el condensador difiere con las suposiciones de Nusselt

Para tubos horizontales o verticales sifnifica que el numero de Reynolds para la porción de entrada de los tubos, puede muy bien ser menor que los que los que se calculen usando las propiedades medias de la mezcla total de la película de condensado.

Para determinar los cambios de debido al cambio de las propiedades del liquido para cambios diferenciales en el área de Da, es podible usar un método que promedie los coeficientes de entrada y de salida.

Promedio de las propiedades de la mezcla Las composiciones del condensado final no son idénticas

en tubos horizontales y verticales que condensan la misma mezcla, puesto que el condensado es acumulativo en los tubos verticales