Separaciones por contacto simple y múltiple TEMA 2 Separaciones por contacto simple y múltiple Destilación de flash: Mezclas binarias y multicomponentes. Extracción líquido­líquido y líquido‑sólido. Equipo. 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 TEMA 2 Separaciones por contacto simple y múltiple Destilación de flash: Mezclas binarias y multicomponentes. 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 Tema 4 del Seader y Henley

Destilación flash V TV PV yi Hv F TF PF zi Q L TL PL xi hL VARIABLES z C x C y C TF TV TL 3 PF PV PL 3 Q 1 Total 3C+10 ECUACIONES F = L+V 1 Fzi = Lxi+Vyi C-1 Eq. yi = f(xi) C ∑ zi = 1 1 ∑ xi = 1 1 ∑ yi = 1 1 TV = TL 1 PV = PL 1 FhF+Q=LhL+VHV 1 Total 2C+6 Destilación flash

Destilación flash V, L, x, y, TV, TL F (C-1) zi Flash isotérmico V TV PV yi Hv F TF PF zi Q L TL PL xi hL GRADOS DE LIBERTAD C+4 F V, L, x, y, TV, TL (C-1) zi Flash isotérmico Resolución secuencial Destilación flash TF PF Q PV o PL Flash adiabático Resolución simultánea + otra variable

Destilación flash FLASH BINARIO Balance de Materia Global F = L+V V TV PV y Hv F TF PF z Q L TL PL x hL Balance de Materia Global F = L+V L/F= F V/F = y Volátil F·z=L·x+V·y Destilación flash Balance de Energía F·hF + Q = L·hL + V·HV

Destilación flash FLASH BINARIO Equilibrio y(x,P) T(x,P) Datos KD, a x,y Balance de Materia Destilación flash F = L + V Balance de Energía F·hF + Q = L·hL + V·HV

Destilación flash FLASH BINARIO Resolución secuencial x, y, T Equilibrio: Datos, a, Ecuaciones V, L: B. Materia Q: B. Energía y -L/V Destilación flash B. Materia: y x=y=z x pendiente -L/V x z

Destilación flash FLASH BINARIO Resolución secuencial V, L, F, y x, y, T Resolución de Equilibrio y B. Materia x y -L/V z Q B. Energía Destilación flash Resolución simultánea Q Equilibrio, B. Materia y B.Energía

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE Equilibrio C componentes Yi=Ki·xi Ki = f (P, T, xi, j, k…. ) Equilibrio ideal Ki = f (P, T) ≠ f (xi, j, k…. ) Destilación flash

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE Equilibrio C componentes yi = Ki·xi Ki = f (P, T, xi, j, k…. ) Equilibrio ideal Ki = f (P, T) ≠ f (xi, j, k…. ) Destilación flash

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE C Equilibrio C componentes yi=Ki·xi Ki = f (P, T) yi= f (xi, P, T) T = f (x, y, P) 3 T =TV =TL PV = PL ∑Zi =1 C B. Materia Global y C-1 componentes 2 Relaciones estequiométricas Destilación flash 1 B. Energía 2C+6 ecuaciones Excesivo número de ecuaciones: Ensayo y error

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE C B. Materia + C Equilibrio F·zi = L·xi +V·yi =L·xi + V·Ki·xi Destilación flash + 2 Ec. Estequiométricas

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE C B. Materia + C Equilibrio + 2 Ec. Estequiométricas Destilación flash

Si conocemos Tcámara Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE Si conocemos Tcámara Destilación flash

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE Si conocemos V/F o L/F Ki???? Suponer T : Ki: Comprobar Rachford-Rice Destilación flash Tburbuja< T < Trocio Ki > 1 y Ki < 1 Seguir como caso anterior

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE Si conocemos xi o yi Calculamos V/F Comprobamos T supuesta con Rachford-Rice Destilación flash Calculamos Ki y con ella T Comprobamos V/F supuesta con Rachford-Rice

Destilación flash FLASH MULTICOMPONENTE PROCEDIMIENTO RACHFORD-RICE Si conocemos Q Destilación flash

Destilación flash Datos de entrada: Condiciones especificadas, Equilibrio Suposición: Tflash Cálculo Ki (Tflash, Pflash) Suposición: V/F Resolución Ec. Rachford-Rice Balance energía? Cálculo xi, yi, L, V, H y h f(V/F)=0? No Si Destilación flash No Mezclas con amplio intervalo de ebullición Si, correcto

Destilación flash Datos de entrada: Condiciones especificadas, Equilibrio Suposición: V/F Suposición: Tflash Cálculo Ki (Tflash, Pflash) Resolución Ec. Rachford-Rice f(V/F)=0? No Destilación flash Si Cálculo xi, yi, L, V, H y h Balance energía? No Si, correcto Mezclas con estrecho intervalo de ebullición

Destilación flash Diámetro uperm????= velocidad máxima de vapor permitida

Destilación flash

Altura V D hV F Destilación flash hf hL L