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U NIVERSIDAD N ACIONAL DE Q UILMES I NGENIERIA EN AUTOMATIZACI ÓN Y C ONTROL I NDUSTRIAL Procesos y Máquinas Industriales II CLASE XXIII PROCESOS Y SISTEMAS QUIMICOS Otros modelos matemáticos I.-Columna multicomponente de destilación (no ideal) Modelo más realista: Multicomponente y no ideal , N C componentes Flujo no equimolar (necesidad de balance de energı́a por plato) Platos con eficiencia E < 1 Hipótesis Lı́quido en el plato perfectamente mezclado e incompresible Vapor en el plato despreciable Se desprecian las dinámicas del condensador y hervidor Se permiten múltiples alimentaciones y corrientes laterales de extracción (vapor o lı́quido). Vapor y lı́quido en equilibrio térmico pero no en equilibrio de fases. Se describe el apartamiento del equilibrio con Eficiencia de Murphree Enj = T ynj − yn−1,j ∗ − yT ynj n−1,j ∗ :comp. del vapor en equil. de fase con el lı́q. en el n-ésimo plato de comp. x donde ynj nj ynj : comp. real del vapor que abandona el n-ésimo plato. T yn−1,j : comp. real del vapor que entra al n-ésimo plato. Enj : eficiencia de Murphree para el componente j-ésimo en el plato n-ésimo 2 O C UATRIMESTRE 2007 Prof. Mariana A. Suarez Aux. Ernesto Chiacchiarini 1-3 Procesos y Máquinas Industriales II Clase XXIII 2o Cuatrimestre 2007 Continuidad total (una por plato) dMn V + Vn−1 = Ln+1 + FnL + Fn−1 dt − Vn − Ln − SnL − SnV Continuidad de un componente (N C − 1 por plato) dMn xnj V F = Ln+1 xn+1,j + FnL xFnj + Fn−1 yn−1,j dt + Vn−1 yn−1,j − Vn ynj − Ln xnj − SnL xnj − SnV ynj Ecuación de energı́a (una por plato) dMn hn V F = Ln+1 hn+1 + FnL hFn + Fn−1 Hn−1 dt + Vn−1 Hn−1 − Vn Hn − Ln hn − SnL hn − SnV Hn Ecuación de equilibrio (una por plato) ∗ ynj = f (xnj , Pn , Tn ) II.-Columna de destilación batch a.- Recipiente inferior Continuidad total Prof. Mariana A. Suarez Aux. Ernesto Chiacchiarini dMB = −D dt 2-3 Procesos y Máquinas Industriales II Clase XXIII 2o Cuatrimestre 2007 Continuidad por componentes dMB xBj = R x1,j − V yBj dt Equilibrio αj xBj yBj = PN C k=1 αk xBk b.- Plato n Continuidad de un componente Mn dxnj = R [xn+1,j − xnj ] + V [yn−1,j − ynj ] dt Equilibrio αj xnj ynj = PN C k=1 αk xnk c.- Plato de tope (n = NT ) Continuidad de un componente MN T Equilibrio dxN T,j = R [xD,j − xN T,j ] dt + V [yN T −1,j − yN T,j ] αj xnj yN T,j = PN C k=1 αk xN T,k d.- Condensador y tanque de reflujo Continuidad total R = V −D Continuidad de un componente MD Prof. Mariana A. Suarez Aux. Ernesto Chiacchiarini dxDj = V yN T,j − (R + D) xDj dt 3-3
