Transcript destilacion flash j-s - JOSE ALBERTO SANTIAGO MARTINEZ

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS
CAMPUS POZA RICA -TUXPAN
DESTILACIÓN FLASH
ALUMNOS:
SELENE JULIET SANTES GOMEZ
JOSE ALBERTO SANTIAGO MARTINEZ
INGENIERIA QUIMICA
Es la más utilizada en ingeniería química y
consiste en separar 2 o más componentes de
una mezcla líquida aprovechando sus
diferencias en cuanto a la presión de vapor.
La presión de vapor es muy dependiente de la
temperatura, a mayor temperatura mayor
presión de vapor, hasta que esta se iguale
con la presión exterior (1 atmósfera). En este
punto el líquido comienza a ebullir. Si la
mezcla está constituida por 2 componentes
se llama mezcla binaria. Si hay más de 2
componentes
se
denomina
mezcla
multicomponente.
Consiste en la vaporización de una fracción
definida del liquido, en una manera tal que el
vapor que se forma esta en equilibrio con el
liquido residual, separando el vapor
del
liquido y condensando el vapor.
El alimento se introduce a temperatura elevada,
se le da calor externamente y se mantiene a una
presión elevada pero sin que hierva, entonces se
pasa el líquido regulando la entrada en la
columna con una válvula. Dentro de la columna
se produce una expansión de los componentes
más volátiles, y también una fase líquida más rica
en los compuestos más volátiles. En este caso no
existe caldera. Estarán en equilibrio los
componentes
de
vaporización
y
líquido
dependiendo
de
las
condiciones
de
entrada.(figura 1)
Figura 1. Planta de destilación flash o instantánea
Los procesos de separación flash son muy
comunes en la industria, particularmente en la
refinación de petróleo. Aunque se utilicen otros
métodos de separación, no es raro encontrar
destilaciones instantáneas preliminares para
reducir la carga de entrada a los otros procesos.
BALANCES DE MASA Y ENERGIA
En el esquema que se muestra(figura 1) , F es la
mezcla que se desea separar, formada por dos
compuestos A y B. Xf es la fracción molar del
compuesto más volátil de la mezcla (esta es una
convención). V y L son las fases vapor y liquido. X y Y
son las composiciones del compuesto más volátil en
cada
fase.
Se
considera
que
estas
composiciones
están
en
equilibrio.
De acuerdo con lo anterior y considerando un estado
estacionario, el balance de masa general es:
y el balance del componente más volátil será:
Mientras que el balance de energía es:
Donde Hf es la entalpía de la mezcla de alimentación, h la
entalpía de saturación de la fase líquida (entalpía en el punto de
ebullición o punto de burbuja) , H la entalpía de saturación de la
fase vapor (entalpía del punto de rocío) y Q el calor que se
suministra en el intercambiador (o el que se retire en el caso en
que la alimentación sea un vapor).
Ahora hagamos un par de arreglos a estos balances
con el fin de obtener ecuaciones que nos sean útiles
Primero se define la fracción vaporizada de la alimentación f= V/F
de forma que el balance de masa general se puede escribir así:
y entonces el balance de componente nos da:
Esta es la ecuación de una línea recta (línea de operación), trazada
en una gráfica de equilibrio del sistema ( X vs. Y). Para trazar esta
línea basta con conocer la fracción vaporizada (para tener la
pendiente) y la composición de la alimentación (para conocer el
intercepto).
Podemos hacer otro arreglo para examinar las relaciones
entre los flujos de masa, las composiciones y las entalpías.
Primero resolvamos simultáneamente el balance general
de masa y el balance de componente para obtener:
Lo que nos lleva a:
Que representa la ecuación de una línea recta en
coordenadas x contra y. Se puede reordenar esta
expresión así:
Los balances de masa y energía se pueden combinar
de la misma forma y nos queda:
De manera que estas ecuaciones definen la línea de
operación del proceso en términos de las
composiciones y las entalpías respectivamente.
Para resolver un problema de destilación flash,
debemos
resolver
simultáneamente
las
ecuaciones de operación y de equilibrio. Estos
cálculos se pueden hacer directamente, pero
usualmente requieren un proceso iterativo. Las
técnicas gráficas son comunes para evitar estos
engorrosos procedimientos. A menudo, la
elección de la técnica depende de la forma de
representar el equilibrio que se encuentre
disponible.

EJEMPLO: Una mezcla de 50% molar de heptano normal y
octano normal a 30 C, se alimenta a un proceso de flash
continuo a 1 atm. de manera que se vaporice el 60% de la
carga original. Cuál será la composición de los productos
liquido y vapor?
Tenemos que: xf=0.5, f=0.6
Base de cálculo: 100 moles de alimentación
Si aplicamos el balance de masa:
El método de solución realmente depende de la forma en que
tengamos representado el equilibrio. Si tenemos una gráfica
de equilibrio xy, el problema se puede resolver gráficamente
si trazamos la línea de operación en esta grafica.
.La línea de operación es:
y como la pendiente y el intercepto son conocidos,
entonces
podemos
trazar
esa
línea.
Algunas veces, la escala de el diagrama de equilibrio
puede hacer difícil localizar el intercepto. En ese caso,
es más fácil utilizar la pendiente y algún otro punto. Ese
otro punto puede ser donde nuestra línea de operación
corte la línea de 45 grados (y=x). O sea el punto (xf,yf)
Entonces la solución será
aproximadamente:
x=0.39, y=0.58.
Si se dispone de una expresión analítica para la curva de
equilibrio, solo se necesita igualar ambas expresiones
(balance de masa y equilibrio)
Por ejemplo, supongamos que el sistema tiene una volatilidad
relativa constante de 2.16. Entonces la solución se encuentra
cuando se cumple que:
Resolviendo se obtiene: x=0.386, y=0.576.

Que es y para que sirve?

Operaciones unitarias en ingeniería química.
Warren l. Mc. Cabe. Julián C. Smith. Sexta
edición. pag. 693