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SISTEMADE
REACTORES
SISTEMA DESEPARACION DE
LIQUIDOS
Alimentos
Productos
PurgaSISTEMA DERECUPERACION DE
VAPORES
Vapor
Reciclo de Gases
Líquido
Líquido
Reciclo de Líquidos
SEPARADORDE
FASES
Hidrogeno 1552
fi (mol/h)Hidrogeno 1554Metano 1036Benceno 265Tolueno 91Difenilo 4
Metano 1029Benceno 20Tolueno 2Difenilo 0
Hidrogeno 2Metano 7Benceno 245Tolueno 89Difenilo 4
Balance de Masa Global: F = V + LBalance de Masa de Componentes: Fzi = Vyi + LxiRelaciones de Equilibrio: yi = Kxi
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
∑
∑−=−=
∑
∑==
ifiKjf
ifilifiv
ifiKjfif
iLxil
1
⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜
⎝
⎛
∑
∑−=
∑
∑=⇒=
==
∑
∑
jfifjK
jfjl
jfifjfjK
jvffK
y
ff
Lf
x
j
jjj
j
jjj
1
Benceno Perdido en Purga = 0.13(20) = 2.6 mol/horaTolueno Perdido en Purga = 0.13(2.0) = 0.26 mol/hora
2 4
2 4
I
II
n-C5
n-C6
n-C7
n-C5n-C6n-C7
I
II
n-C5
n-C6
n-C7
n-C5n-C6n-C7
1 A/BCD B/CD C/D
2 A/BCD BC/D B/C3 AB/CD A/B C/D4 ABC/D A/BC B/C
5 ABC/D AB/C A/B
Secuencias Columna 1 Columna 2 Columna 3
BC/D B/C
AB/C A/B
ABCD
A/BCD
ABC/D
B/CD
A/BC
C/D
B/C
AB/CD A/B C/D
1 A/BCDE B/CDE C/DE D/E
2 A/BCDE B/CDE CD/E C/D3 A/BCDE BC/DE B/C D/E4 A/BCDE BCD/E B/CD C/D5 A/BCDE BCD/E BC/D B/C6 AB/CDE A/B C/DE D/E
7 AB/CDE A/B CD/E C/D
9 ABC/DE AB/C D/E A/B10 ABCD/E A/BCD B/CD C/D11 ABCD/E A/BCD BC/D B/C12 ABCD/E AB/CD A/B C/D13 ABCD/E ABC/D A/BC B/C
14 ABC/DE ABC/D AB/C A/B
8 ABC/DE A/BC D/E B/C
( )( )( )
1
! 1! ! 12 . −
−−
= nSnnnSecuenciasdeNo
segpiepiemolM
vmGG
/,)/(
5.15.13ρρ
==
)3600)(5.1(88.0/
)3600(88.0)/(
88.0)/( 3
mG
m
MFvhmolF
vsegpieQA
ρρ
===
4/12/12/1
0164.088.044
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=⎟
⎠⎞
⎜⎝⎛=
m
GT
MFv
QADρππ
Fqfii ik
ik )1( −=−∑ φα
α
DRVdii ik
ik )1( minmin +==−∑ φα
α
BRVbii ik
ikmin
__
min
__
==−∑ φα
α
ikα Volatilidad relativa de i con respecto a k φ Variable a determinar
iii bdf ,, Flujos molares de componentes BDF ,, Flujos molares totales
q Fracción del alimento que se une a la corriente líquida en el plato de alimentación
min
__
min , RR Relaciones de reflujo mínimas
min
__
min ,VV Flujos mínimos de vapor
Fqbdf ii ik
iki
i ik
iki
i ik
ik )1( −=−
+−
=− ∑∑∑ φα
αφα
αφα
α
ii ik
iki
i ik
ik bFqdV ∑∑ −−−=
−=
φαα
φαα )1(min
Para los componentes, i, no claves
ihklk
ik
ik ficomponentedelinadomvapordemínimoFlujo
2
arg αα
α
α+
−=
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES MEZCLA TERNARIA
ALIMENTO: COMPOSICION: 20% n-C5; 30% n-C6; 50% n-C7 FLUJO: 10 mol/s CONDICION: Punto de burbuja OBJETIVO: Obtener por destilación tres productos en sus puntos de burbuja concomposiciones del 99% n-C5, 99% n-C6 y 99% n-C7, respectivamente ASIGNACION: Determinar la secuencia, directa o indirecta, de dos columnas de destilaciónsimple con las que se consiga el objetivo propuesto con un menor costo total.
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES MEZCLA TERNARIA – PROPIEDADES
Propiedad n-Pentano n-Hexano n-Heptano
Peso mol 72.151 86.176 100.205
T. de ebullición, K 309.187 341.887 371.6
T. Crítica, K 469.8 507.9 540.2
P. Crítica, bar 33.3 29.3 27.0
DE S T IL A CIO N DE SIST E M A S IDE A L E S M E Z CL A T E R NA RIA – C AL C UL O S F L A SH
H Y S Y S (U NIQ U A C – Id eal)
n-C5 n-C6 n-C7
1,424 0,687 4,72 2,07Rocío 1,0 357,4 3,242
1,238 0,597 4,65 2,07L-V 0,5 351,3 2,779
0,948 0,445 5,54 2,13Burbuja 0 341,6 2,466
Volatilidad Relativa
n-C5 / n-C7
Volatilidad Relativa
n-C6 / n-C7
Constantes de EquilibrioCondición Fracción
de vapor Temperatura K
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES MEZCLA TERNARIA
I
II
n-C5
n-C6
n-C7
n-C5n-C6n-C7
I
II
n-C5
n-C6
n-C7
n-C5n-C6n-C7
(a) (b)
Figura 1. Secuencia (a) directa y (b) indirecta
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DE COLUMNAS SIMPLES
BALANCES DE MATERIA Balances de componentes
smolCnfCnf III / 2)5()5( =−+− smolCnfCnfCnf IIIIII / 3)6()6()6( =−+−+−
smolCnfCnf IIIII / 5)7()7( =−+−
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DE COLUMNAS SIMPLES
RELACIONES INICALES Especificaciones iniciales de productos Producto I: )6(99)5( CnfCnf II −=−
Producto II: )6(990
5)5( CnfCnf IIII −=−
)6(990
5)7( CnfCnf IIII −=− Producto III: )6(99)7( CnfCnf IIIIII −=−
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DE COLUMNAS SIMPLES
FLUJOS Y COMPOSICIONES DE PRODUCTOS
Componentes Producto I
mol/sProducto I
% molProducto II
mol/sProducto II %
molProducto III
mol/sProducto III %
mol
0,005 4,985 0,990
Total 2,005 1,000 2,960 1,000 5,035 1,000
n-C7 0,000 0,000 0,015
2,9300,0100,020n-C6
0,005 0,000 0,000
0,0100,0500,990
n-C5 1,985 0,990 0,015
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES
FLUJOS MINIMOS DE VAPOR – METODO DE UNDERWOOD Columna I: Alimento en el punto de burbuja ( q = 1) – Ec. (1)
)/ 10)(11()/ 5(1
1)/ 3(13.2
13.2)/ 2(54.5
54.5 smolsmolsmolsmol −=−
+−
+− φφφ
Resolviendo: [ ]43.1 ,68.3=φ Columna I: Flujo mínimo de vapor – Ec. (2)
smolsmolsmolV / 02.4)/ 02.0(68.313.2
13.2)/ 985.1(68.354.5
54.5min =
−+
−=
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA DIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES
FLUJOS MINIMOS DE VAPOR – METODO DE UNDERWOOD Columna II:Alimento en el punto de burbuja ( q = 1) – Ec. (1)
0)/ 5(1
1)/ 98.2(13.2
13.2)/ 015.0(54.5
54.5=
−+
−+
−smolsmolsmol
φφφ Resolviendo para los componentes claves: [ ]50.1=φ Columna II: Flujo mínimo de vapor – Ec. (2)
smolsmolsmolsmolV / 9.950.11
)/ 015.0(150.113.2
)/ 93.2(13.250.154.5
)/ 015.0(54.5min =
−+
−+
−=
Flujo mínimo total de vapor = 4.02 + 9.9 = 13.92 mol/s (S.D)
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA INDIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES
FLUJOS MINIMOS DE VAPOR – METODO DE UNDERWOOD Columna I: Alimento en el punto de burbuja ( q = 1) – Ec. (1)
)/ 10)(11()/ 5(1
1)/ 3(13.2
13.2)/ 2(54.5
54.5 smolsmolsmolsmol −=−
+−
+− φφφ
Resolviendo: [ ]43.1 ,68.3=φ Columna I: Flujo mínimo de vapor – Ec. (2)
smolsmolsmolsmolV / 64.111.43-1
)/ 015.0(143.113.2
)/ 95.2(13.243.154.5
)/ 2(54.5min =+
−+
−=
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES SECUENCIA INDIRECTA DE COLUMNAS SIMPLES
FLUJOS MINIMOS DE VAPOR – METODO DE UNDERWOOD Columna II:Alimento en el punto de burbuja ( q = 1) – Ec. (1)
0)/ 015.0(1
1)/ 95.2(13.2
13.2)/ 2(54.5
54.5=
−+
−+
−smolsmolsmol
φφφ Resolviendo para los componentes claves: [ ]36.3=φ Columna II: Flujo mínimo de vapor – Ec. (2)
smolsmolsmolV / 0.535.313.2
)/ 02.0(13.236.354.5
)/ 985.1(54.5min =
−+
−=
Flujo mínimo total de vapor = 11.64 + 5.0 = 16.64 mol/s (S.I)
DESTILACION DE SISTEMAS IDEALES FLUJO MINIMO DE VAPOR MARGINADO
Secuencia directa:
smoldeinadomvapordemínimoFlujo / 76.1)5(
213.254.51
1C7-n arg =+
−=
Secuencia indirecta:
smoldeinadomvapordemínimoFlujo / 79.2)2(
2113.254.5
54.5C5-n arg =+
−=
Menor flujo mínimo de vapor marginado: S.D
Alcohol Flujo Volatilidad relativa Mol/s A 1 4.3 B 0.5 4.0 C 1 3 D 7 2 E 10 1
C. Claves A B C D E A/B - - 2.6 6.5 3.2 B/C 5.3 - - 9.3 4.0 C/D 2.4 1.3 - - 6.7
D/E 1.5 0.8 2.0 - -
1 3 ,3 6 ,7B /C D E C /D E
1 2 ,3 8 ,0 2 ,0A /B C D E B C /D E C D /E
1 8 ,6 2 ,8 9 ,3A B /C D E B C D /E B /C D
1 0 ,4 9 ,1 1 ,3A B C /D E A /B C D B C / D
4 ,3 1 4 ,6 2 ,6A B C D /E A B /C D A /B C
3 ,7 5 ,4A B C / D A B /C
Secuencia No. Separaciones Flujo marginado Posición
1 A/BCDE, B/CDE, C/DE, D/E 32,3 142 A/BCDE, B/CDE, CD/E, C/D 27,6 133 A/BCDE, BC/DE, B/C, D/E 20,3 84 A/BCDE, BCD/E, B/CD, C/D 24,4 115 A/BCDE, BCD/E, BC/D, B/C 16,4 66 AB/CDE, A/B, C/DE, D/E 25,3 127 AB/CDE, A/B, CD/E, C/D 20,6 98 ABC/DE, A/BC, B/C, D/E 13,0 29 ABC/DE, AB/C, A/B, D/E 15,8 510 ABCD/E, A/BCD, B/CD, C/D 22,7 1011 ABCD/E, A/BCD, BC/D, B/C 14,7 412 ABCD/E, AB/CD, A/B, C/D 18,9 713 ABCD/E, ABC/D, A/BC, B/C 10,6 114 ABCD/E, ABC/D, AB/C, A/B 13,4 3
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