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DESTILACIÓN FRACCIONADA BINARIA: MÉTODO Mc CABE THIELE

V1 yV1  xD

QC

HV1

L0

q 'F H 'F

xL0  xD

xD

H L0  H D

HD

F zF

F zF t 'F

D

tF

QP

qF HF

B E-1

QB

xB HB

F  DB

Balance total:

Fz F  DxD  BxB

Balance del componente más volátil:

FH F  QB  DH D  BH B  QC

Balance de energía: Flujo de productos:

Relación de reflujo;

BF

R

 xD  zF   xD  xB  L0 L  D D

D F B

Relación de reflujo interno: Rint 

R R 1

V  D   R  1

Flujos en la zona de enriquecimiento: L  R  D

Flujos en la zona de empobrecimiento: L  L  F  qF V  V  F   qF  1



Carga calórica en el condensador: QC  V1 HV1  H L0



Carga calórica en el recalentador: QB  DH D  BH B  QC  FH F Carga calórica en el precalentador: QP  FH F  FH 'F

Ecuación de la línea de operación de la zona de enriquecimiento: Pasa por el punto (xD,xD) y por el punto x (0, D ) R 1 a) En término de la relación de reflujo: yn 1 

b) En término de flujos:

yn 1 

x R xn  D R 1 R 1 DxD L xn  V V

Ecuación de la línea de operación de la zona de empobrecimiento: Pasa por el punto (xB,xB) y por el punto de intersección de la línea q con la línea de enriquecimiento a) En término de la relación de reflujo: ym1 

b) En término de flujos:

ym1 

RD  FqF BxB xm   R  1 D  F  qF  1  R  1 D  F  qF  1 Bx L xm  B V V

Ecuación de la línea q: Pasa por el punto (zF,zF) y por un punto por determinar con la ecuación q z y  F x F qF  1 qF  1 Número de etapas: Número de etapas: Eficiencia global:

Numero de etapas  Numero de platos  1

% Eficienciaglobal 

platos ideales 100 platos reales

Número mínimo de etapas: Numero minimo de etapas  Numero minimo de platos  1  Método gráfico:

xB

 Método analítico, cuando α es dato, empleamos la Ecuación de Fenske:  x   1  xB  log  D     1  xD   xB  N min  log

xD

Reflujo mínimo:  Método gráfico: Rmin 

xD

 min

1

linea q

 min 

xD Rmin  1

xB

zF

xD

linea q

 min 

xD Rmin  1

xB

zF

xD

linea q

 min 

xD Rmin  1

xB

zF

xD

 Método analítico a) Si la alimentación es un vapor saturado ( qF  0 )

:

Rmin 

1   xD 1  xD     1  zF 1  zF

b) Si la alimentación es un líquido saturado ( qF  1 )

:

Rmin 

1  xD  1  xD        1  zF 1  zF 

c) Si la alimentación no es ni líquido ni vapor saturado:   xD  qF  1  zF  Rmin  1 Rmin zF  qF xD  Rmin 1  zF   qF 1  xD   Rmin  11  zF    qF  11  xD 

  1 

Número de etapas:  1) 2) 3) 4) 5)

Método gráfico: En el diagrama de distribución ubicar los puntos correspondientes a zF, xD y xB. Trazamos la línea q Trazamos la línea de operación de la zona de enriquecimiento Trazamos la línea de operación de la zona de empobrecimiento Trazamos etapas.

Linea q

xD R 1

xB

zF

xD

 Método analítico, se conoce α : 1) Escribir las líneas de operación de ambas zonas, y la línea q: yn 1 

x R xn  D R 1 R 1

ym1 

RD  FqF BxB xm   R  1 D  F  qF  1  R  1 D  F  qF  1

2) Escribir la ecuación de la curva de equilibrio   xn yn  ó 1    1  xn

xn 

y

qF z x F qF  1 qF  1

yn     1  yn

3) Encontrar el punto de intercepción de la línea de operación de la zona de enriquecimiento con la línea q, para hacer el cambio de zona.  Si la alimentación es líquido saturado xint  zF  Si la alimentación no es líquido saturado, interceptamos la ecuación de la línea de operación de la zona de enriquecimiento con la ecuación de la línea q x q z R yint  xint  D  F xint  F R 1 R  1 qF  1 qF  1

resolviendo

 xD z   F   R  1 qF  1  xint    qF R      qF  1 R  1 

4) Calculamos yint x R xint  D R 1 R 1 5) Verificamos que el punto de intercepción cae entre la diagonal y la curva de equilibrio   xint  Si yint  , el punto cae dentro y procedemos a determinar etapas, caso contrario 1    1  xint yint 

se está empleando una relación de reflujo inferior al mínimo y no se pude determinar el número de etapas, se recomienda aumentar la relación de reflujo. 6) Procedemos a determinar etapas: a) La composición del vapor de la primera etapa será igual a la composición del destilado, y1  xD . b) Calculamos la composición del líquido de la primera etapa (n=1) a partir de la ecuación yn xn      1  yn c) Si xn  xint , continuamos en la zona de enriquecimiento y calculamos la composición del x R xn  D , caso contrario ya nos vapor de la siguiente etapa con la ecuación yn 1  R 1 R 1 encontramos en la zona de empobrecimiento y calculamos las composición de los vapores de las etapas siguientes con la ecuación

ym1 

RD  FqF BxB xm   R  1 D  F  qF  1  R  1 D  F  qF  1

d) Si xn  xB , el proceso se repite cambiando el valor de n. 7) Si la alimentación se introduce por una posición diferente de la óptima, por ejemplo en la etapa 4, a partir de y4 cambiamos de zona y calculamos las composiciones de los vapores con la ecuación

ym1 

RD  FqF BxB xm   R  1 D  F  qF  1  R  1 D  F  qF  1