Extraccion y Separacion de Liquidos Pagina 1 de 6

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Extraccion y Separacion de Liquidos
Ing. Deny Gonzalez Msc.
Corte III. Ejemplos Tipos.
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Ejemplo. 1
Para la siguiente corriente de alimentacion de
291000 gal/dia ( alimentacion en el punto de burbuja)
* problema resuelto por el metodo computacional del GPSA pag 19-6.
Producto deseado
% C3 =
% iC4 =
98
1
en tope (relativo a la alimentacion)
en tope
Encontrar
1. Minimo de bandejas requeridas.
2. Reflujo minimo.
3. Bandejas actuales a 1.3 veces el reflujo minimo.
Composicion.
C2
C3
iC4
nC4
iC5
nC5
C6
Total =
Mol %
2,07
48,67
10,11
24,08
5,41
4,81
4,85
100
Para este ejercicio.
Propiedades
Pci
Tci
wi
706,50 549,59 0,0979
616,00 665,73 0,1522
527,90 734,13 0,1852
550,60 765,29 0,1995
490,40 828,77 0,228
488,60 845,47 0,2514
483,00 923,00
0,25
Moles
21,5
505,6
105
250,1
56,2
50
50,4
1038,8
Componente Ligero =
C3
Componente Pesado = iC4
Entonces,
Propano
moles en el tope =
0,98
505,6
=
495,5
Obs. Los moles en el fondo de propano serian los totales menos la cantidad que sale por el tope.
Total C3 Tope C3
moles en el fondo =
505,6 495,49
=
10,1
Etano. Se entiende que todos los moles de etano van hacia el tope de la torre, por tanto,
moles etano tope =
21,5
Isobutano. Se plantea que el producto de tope tendra el 1 % de isobutano. El isobutano es el
Componente pesado.
Pagina
Asi con los moles de etano y pronano tenemos
Total moles de Tope =
(495,5 + 21,5) / 0,99 =
99
%
2
de
6
del producto de tope.
522,21
moles iC4 tope =*sera la resta del total de moles menos la suma de C2 y C3
C2 + C3 tope =
517,0
moles iC4 =
5,2
moles iC4 fon = * Los totales de alimentacion menos los mole de tope
moles iC4 fon = 105
5,2
=
99,8
Balance de masa de la torre.
Tope
Comp.
C2
C3
iC4
nC4
iC5
nC5
C6
total =
Alimentacion
21,5
505,6
105
250,1
56,2
50
50,4
1038,80
Moles
Fondo
Moles %
21,5
495,5
5,2
-
4,12
94,88
1
522,21
100
Moles
10,1
99,8
250,1
56,2
50
50,4
516,6
Moles %
1,96
19,31
48,41
10,88
9,68
9,76
100
Correlacion de Wilson

 Tc
5 .37 (1  w i )  1  i

Pc i 
T

Ki 
e



p
Donde,
p=
Pci =
Tci =
T=
wi =
Presion del sistema, psia
Presion Critica del componente i, psia
Temperatura Critica del componente i, ºR
Temperatura del Sistema, ºR
Factor Acentrico del componente i
Estimacion de producto de tope
Composicion.
C2
C3
iC4
Total =
Punto de Temp de Burbuja =
120 ºF
580 ºR
343,67 psia
Punto de presion sugerido =
Ki
ai
Mol % Pci
Tci ºR
wi
4,12 706,50 549,59 0,0979 2,8004
94,88 616,00 665,73 0,1522 0,7182 2,5373
1,00 527,90 734,13 0,1852 0,2831
100
* ai se obtienen mediante la division Ki_C3 y Ki_iK4
Pagina
3
Punto de Temp de Burbuja =
Estimacion de producto de fondo
Composicion.
C3
iC4
nC4
iC5
nC5
C6
Total =
Mol %
1,96
19,31
48,41
10,88
9,68
9,76
100
ai promedio =
2,334
Pci
616,00
527,90
550,60
490,40
488,60
483,00
Tci ºR
665,73
734,13
765,29
828,77
845,47
923,00
wi
0,1522
0,1852
0,1995
0,228
0,2514
0,25
Punto de presion sugerido =
Ki
ai
2,3003 2,1307
1,0796
0,8465
0,4132
0,3442
0,1637
de
6
250 ºF
710 ºR
393,87 psia
Para determinar el numero de Bandejas.
Se determina primero el grado de separacion Sf.
X  X
Sf   D   B
 X B  LK  X D
LK
XD =
XB =


 HK
* En funcion a los componentes claves, se considera
del C3 y iC4, lo siguiente;
% mol de C3 Tope
% mol de C3 fondo
HK
XD =
XB =
% de mol iC4 tope
% de mol iC4 fondo
entonces,
Sf =
94,88
1,96 LK
19,31
1,00
=
936,24
El minimo de etapas, por la ecuacion de Fenske.
Sm 
Sm =
log(Sf )
log(a ave )
2,9714
0,3681
Sf =
a
=
936,24
2,334
8,0722
Ec… 19-5 del GPSA. Corrección por volatilidad.
 ij 
K LK   ij * K bHK (rehervidor )
K LK
K bHK
K LK   ij * K bHK (condensado r )
dividiendo ambas ecuaciones se eliminan βij dando como resultado a b como la única incognita;
KLK =
0,72
tope
KHK =
0,28
tope
(condensador) *Ki de C3 tope, iC4 tope
KLK =
2,30
fondo
KHK =
1,08
fondo
(rehervidor)
*Ki de C3 fondo, iC4 fondo
b
b=
log( K LKrehervidor / K LKcondensador )
log( K HKrehervidor / K HKcondensador )
o de esta forma,
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4
de
6
3,2027
=
3,814 ^ b
0,88
se destermina βij de cualquiera de las dos ecuaciones (rehervidor o condensador):
Bij =
2,1788
Ec… 19-6 del GPSA para calcular el mínimo número bandejas con flujo molar
 X
log  D
 X B
Sm 
  XB
 
 LK  X D
b
 B
  
 HK  D 
1 b
log(  ij )



XD-LK = 495,49 lbmol/hr Tope C3
XB-LK = 10,11 lbmol/hr Fondo C3
XB-HK = 99,78 lbmol/hr Fondo iC4
XD-HK = 5,22 lbmol/hr Tope iC4
B = 516,59 lbmol/hr moles fondo
D = 522,21 lbmol/hr moles tope
log ( ) =
Sm =
654,93
2,8162
0,3382
Sm =
8,3264
Aprx =
8
La correccion no afecto el numero de bandejas.
Reflujo minimo por el metodo de Underwood.
i 1
Pres =
14,7 psia
Tem. = 145,22 ºF
605,22 ºR
Composicion.
C2
C3
iC4
nC4
iC5
nC5
C6
Total =
Xf
0,0207
0,4867
0,1011
0,2408
0,0541
0,0481
0,0485
1
Pci
706,50
616,00
527,90
550,60
490,40
488,60
483,00
Tci
549,59
665,73
734,13
765,29
828,77
845,47
923,00
wi
0,0979
0,1522
0,1852
0,1995
0,228
0,2514
0,25
* Se obtienen las Ki por la correlacion de Wilson.
x Fi
n
(1  q líq )  
K
82,632
22,574
9,2575
6,8179
2,9201
2,3073
0,9682
(a i   ) / a i
a prom 
a avg
85,347
23,316
9,5617
7,0419
3,016
2,3832
1
131,67

 Tc
5 .37 (1  w i )  1  i

Pc i 
T

Ki 
e
p
Ki
K aceite
* Suma 131,66
GPSA



Pagina
5
de
Analisis de reflujo mínimo: Aplicando el método de Underwood.
Q = 1 Liquido Saturado.
Q = 0 Vapor Saturado
q = (Hm-HV)/(HL-HV)
q=
1
0<Q<1
Mezcla
* Para mezcla.
* El problema establece la condicion en el
punto de burbuja, del tal manera que Q = 1
Se debe encontrar un q satisfaga la ecuación a través de la sumatoria.
1-Q = (ZFi/((ai-)/ai))
1-q=
0
Producto de Tope.
Cond.
Q=
16
Q
Composicion.
C2
C3
iC4
nC4
iC5
nC5
C6
a avg
85,347
23,316
9,5617
7,0419
3,016
2,3832
1
Xf
0,0207
0,4867
0,1011
0,2408
0,0541
0,0481
0,0485
Total =
Q_exac =
16
0,0255
1,5512
-0,15
-0,189
-0,013
-0,008
-0,003
11,351
0,0239
0,9484
-0,54
-0,394
-0,02
-0,013
-0,005
1,213
0,00
* el valor se puede obtener
rapidamente por la funcion
objetivo de excel.
11,351
Considerando los tres componentes del producto de tope, C2 - C3 - iC4.
Composicion. Y ( i )
C2
4,12 0,0412
C3
94,88 0,9488
iC4
1,00
0,01
a avg
85,347
23,316
9,5617
Q_exact
0,0475
1,849
-0,053
Total = 1,843
Rm+1=
1,843
Reflujo Real =
1,3*Rm
Rm =
0,843
Reflujo real =
1,0959
Bandejas Teoricas.
 Lo 
R

 
R 1
 V1 
L / V1 =
0,5229
 Lo 
Rm

 
Rm  1
 V1  m
(L/V1) m =
Usando la Figura 19-7.
Sm / S
Sm =
8,3264
Bandejas
0,4574
S=
=
0,58
14,356
S aproximada =
15
bandejas
6
Pagina
Figura 19-7.
6
de
6