DESTILACION MULTICOMPONENTE

Consideremos la alimentacin multicomponente de hidrocarburos de la Fig. 12.2. Esta mezcla es tpica de la alimentacin de la seccin de una planta de alquilacin.Los componentes se relacionan en orden decreciente de volatilidad. Para separar esta mezcla en los tres productos indicados se utiliza una secuencia de columnas de destilacin incluyendo un desbutanizador y un desisobutanizador. En el Caso 1 de la Tabla 12.1, se selecciona el desisobutanizador como primera columnade la secuencia. Puesto que las cantidades permitidas de n-butano en la recirculacin de isobutano y de isobutano en el producto de n-butano estn especificadas, el isobutano es el clave ligero y el n-butano es el clave pesado. Estos dos componentes clave son adyacentes en el orden de volatilidad. Puesto que est indicada una ntida separacin entre los dos componentes clave, y los componentes no clave no tienen volatilidades prximas a las de los butanos, vamos a suponer, como primera aproximacin, que hay una perfecta separacin de los componentes no clave.Alternativamente, en el Caso 2, si el desbutanizador se coloca en primer lugar en la secuencia, las especificaciones de la Fig. 12.2 requieren que el n-butano sea seleccionado como clave ligero. Sin embargo, la seleccin del clave pesado es incierta debido a que no se especifica recuperacin ni pureza de ningn componente menos voltil que el n-butano. Los posibles componentes clave pesados para el desbutanizador son iCs, nCs o G. El procedimiento ms sencillo es seleccionar iG con lo cual los dos componentes clave estn nuevamente adyacentes.Supngase, por ejemplo, que se especifica que se permite que aparezcan 13 lbmol/h de iC en el destilado. Puesto que la separacin de iCs no es ntida y Nc tiene una volatilidad prxima a iC5, es probable que la cantidad de nCs en el destilado no sea despreciable. En la Tabla 12.1 se da una estimacin preliminar de las distribuciones de los componentes no clave para el Caso 2. Aunque iC tambin se puede distribuir, se le da una estimacin cero para la cantidad en colas.Finalmente, en el Caso 3 se selecciona Ce como clave pesado para el desbutanizador para un flujo especificado de 0,Ol Ib-mol/h en el destilado, tal como se indica en la Tabla 12.1. Ahora iCs y nCs se distribuirn entre el destilado y las colas en cantidades a determinar. Como primera estimacin, suponemos la misma distribucin que en el Caso 2.En la prctica el desisobutanizador se coloca generalmente delante en la secuencia.En la Tabla 12.1 las colas del Caso 1 entran como alimentacin del desbutanizador, para el cual, si se seleccionan nG e iG como componentes clave, las especificaciones de separacin de componentes en el desbutanizador se indican en la Fig. 12.3, donde las estimaciones preliminares de separacin de los componentes no clave figuran entre parntesis. Esta separacin ha sido tratada por Bachelor.2Puesto que nC y CS comprenden 82,2 moles % de la alimentacin y difieren grandemente en la volatilidad, la diferencia de temperatura entre el destilado y las colas es bastante grande. Por otra parte, la separacin del clave ligero es ntida, pero en cambio no lo es la del clave pesado. Como se ver ms adelante, este caso constituye una prueba relativamente severa para el procedimiento emprico de diseo que se considera en esta seccin.

Presin de operacin de la columna y tipo de condensadorPara el diseo preliminar, la presin de operacin de la columna y el tipo de condensador se pueden establecer siguiendo el procedimiento que se muestra en la Fig. 12.4, que se ha formulado para alcanzar, si es posible, una presin PD en el tambor

de reflujo comprendida entre 0 y 415 psia (2,86 MPa) para una temperatura mnima de 120F (49C) (con el fin de utilizar agua como lquido refrigerante del condensador de cabeza). Los lmites de presin y temperatura son solamente orientativos y dependen de factores econmicos. Se supone que las cadas de presin en la columna y en el condensador son de 5 psia. Sin embargo, cuando se conozca el nmero de platos necesarios se realizarn clculos ms refinados para permitir, por lo menos, una cada de presin de 0,l psi/plato para operacin de la columna a presin atmosfrica o superatmosfrica, y 0,05 psi/plato para operacin de la columna a vaco, con una cada de presin en el condensador de 5 .a 2 psia. La temperatura en el fondo de la columna no debe dar lugar a descomposicin del producto de colas ni estar prxima a las condiciones crticas. Para presiones del tambor de reflujo de hasta 215 psia se utiliza un condensador total, mientras que entre 215 y 365 psia se utiliza un condensador parcial. Si la presin supera 365 psia, se utiliza un refrigerante para el condensador de cabeza.Con la columna operando a las presiones establecidas, la alimentacin puede someterse a una operacin adiabtica de flash para una presin del plato de alimentacin de PD +7,5 psia con el fin de determinar la condicin fsica de la alimentacin.

Ejemplo 12.1 Determnense las presiones de operacin de la columna y el tipo de condensador para el desbutanizador de la Fig. 12.3.

Solucin. Utilizando la composicin estimada del destilado de la Fg. 12.3, se calcula la presin del punto de burbuja del destilado a 120F (48,9C) por clculo iterativo a partir de (7-18) de una forma similar al Ejemplo 7.4. Este procedimiento conduce a una presin del tambor de reflujo de 79 psia. Por tanto, est indicado un condensador total. Dejando una cada de presin de 5 psi para el condensador, la presin en la parte superior de la columna ser (79 + 5) = 84 psia; y dejando una cada de presin de 5 psi para la columna, la presin en el fondo de la columna ser (84 + 5) = 89 psia. Bachelor2 fija una presin de 80 psia para toda la columna, y obtiene una temperatura para el destilado de 123F. Un clculo del punto de burbuja para la composicin de las colas a 80 psia conduce a una temperatura de 340F, que es suficientemente baja para evitar la descomposicin.La alimentacin del desbutanizador es presumiblemente el producto de colas del desisobutanizador que tal vez opera a una presin de 100 psia o superior. Bachelor obtiene los siguientes resultados para un flash adiabtico de esta alimentacin a 80 psia.

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERA QUMICA

DISEO DE PROCESOS

Ejercicio de Destilacin Multicomponente

Ivan Rodrigo Mendoza Quispe

SEMESTRE : 2015- I

BIBLIOGRAFAHenley. E.J y Seader J.D (1990) Operaciones de separacin por etapas de equilibrio en Ingeniera Qumica. Estados Unidos