Método de Ponchon - Savarit Característica
-
Upload
patrick-leach -
Category
Documents
-
view
397 -
download
3
description
Transcript of Método de Ponchon - Savarit Característica
TRANSFERENCIA DE MASA II
Métodos para calcular parámetros de
separación en sistemas binarios
María del Rosario Caicedo Realpe, Ing. Química, M. Sc.
e-mail: [email protected], Of. 18 - 411
Método de Ponchon - Savarit
Característica
Riguroso, pero requiere de información detallada sobre las entalpías
Desarrollo de método de Ponchon - Savarit
Zona de enriquecimiento (condensador total)
Balance global de materia
Vn++1 = Ln + D (1)
Balance del componente más liviano
yn+1 Vn+1 = xn Ln + yD D (2)
Balance de entalpía global
Vn+1 HVn+1 = Ln HL n + D HD + QD (3)
(Considerando pérdidas despreciables)
Sea Q’ = (D HD + QD) / D (4)
D, yD
Lo, x0
1
2
n
V1, y1
L1, x1
L2, x2
Ln , xn
V2, y2
Vn, yn
Vn+1, yn+1
QD
A partir de las ecuaciones (3) y (4):
Vn+1 HVn+1 - Ln HL n = D Q’ (5) (D Q’ cte)
Sustituyendo el valor de D de la ecuación (1) en (2) y (5), y
despejando Ln / Vn+1 (relación de reflujo interno) se tiene:
Ln / Vn+1 = (yD - yn+1) / (yD - xn) = (Q’ - Hvn+1) / (Q’ - HLn) (6)
La ecuación (6) representa una línea recta en el diagrama entalpía-
composición, Hxy. La línea recta pasará por los puntos (xn, HLn), (yn+1,
Hvn+1) y (yD, Q’). El punto (yD, Q’) se denomina punto de diferencia y se
simboliza con D. En el diagrama x,y la ec. (6) permite graficar la
curva de operación para la zona de enriquecimiento
Representación gráfica de la zona de enriquecimiento
Evaluando la ec. (6) y la ec.(1) en n = 0:
L0 / V1 = (yD - y1) / (yD - x0)
= (Q’ - Hv1) / (Q’ - HLo)(7)
V1 =Lo + D (8)
Sustituyendo (8) en (7):
Lo / D = (Q’ - Hv1) / (Hv1 - HLo) (9)
entonces,
R = (Q’ - Hv1) / (Hv1 - HLo)(10)
H
x, y
Hv vs..y
HL vs. x
x
y
123
D
Pendiente Ln / Vn+1
Q’
yD = x0
Zona de despojamiento (rehervidor parcial)
Balance global de materia
LN-3 = VN-2 + W (11)
Balance del componente más liviano
xN-3 LN-3 = yN-2 VN-2 + xW W (12)
Balance de entalpía global
LN-3 HLN-3 + QW = VN-2 HVn-2 + W HW (13)
(Considerando pérdidas despreciables)
Sea Q’’ = (W HW - QW) / W (14)
W, xW
LN-3 , xN-3N-2
N-1
N
VN-2, yN-2
LN-2, xN-2
LN-1, xN-1
LN , xN
VN-1, yN-1
VN, yN
Vn+1, yn+1
QW
A partir de las ecuaciones (13) y (14) se obtiene:
LN-3 HLN-3 - VN-2 HVn-2 = W Q’’ (15) (W Q’’
cte)
Sustituyendo el valor de W de la ecuación (11) en (12) y (15), y
despejando LN-3 / VN-2 (relación de reflujo interno) se tiene:
LN-3 / VN-2 = (yN-2 - xW) / (xN-3 - xW) = (HVN-2 - Q’’) / (HLN-3 - Q’’)
(16)
La ecuación (16) representa una línea recta en el diagrama entalpía-
composición, Hxy. La línea recta pasará por los puntos (xN-3, HLN-3),
(yN-2, HvN-2) y (xW, Q’’). El punto (xW, Q’’) se denomina punto de
diferencia y se simboliza con W. La ec. (16) permite graficar la curva
de operación de la zona de despojamiento.
Aplicación del método P-S a la columna de destilación
completa (condensador total y rehervidor parcial)
Balance global de materia
F = D + W (1)
Balance global por componente
zF F = yD D + xW W (2)
Balance global de entalpía
F HF = D Q’ + W Q’’ (3)
Despejando F de (1) y sustituyéndola en (2) y (3):
D / W = (zF - xW) / (yD - zF) = (HF - Q’’) / (Q’ - HF) (4)
La ec. (4) representa una línea recta en el diagrama Hxy la cual pasa
por los puntos (zF, HF), (xW, Q’’) y (yD, Q’), y la construcción para los
platos de toda la columna será la siguiente:
Hv vs. y
HL vs. x
yD = x0 xW
F D
D
W
zF
W
Número mínimo de etapas (Nm) y relación de reflujo
mínimo (Rm)
Número mínimo de etapas a reflujo total Relación de reflujo mínimo
Hv vs. y
HL vs. x
yD = x0 xW
F D
D
W
zF
W
Hv vs. y
HL vs. x
yD xW
Dm
Actividad
Revisar el ejemplo No. 9.8 de Treybal
Métodos aproximados para el diseño
de columnas de destilación
multicomponentes
1. Método de Smith - Brinkley (SB)
2. Método de Fenske - Underwood - Gilliland (FUG)
3. Método de Grupo de Kremser
(Leer del Manual del Ingeniero Químico pág. 13.36-13.43.
Ejercicio
Sistema acetona - metanol
zF = 0.4
yD = 0.9
xW = 0.1
Tf = 80C
Pf = 1 atm (suponemos presión constante)
Volatilidad relativa de la acetona la suponemos constante e igual a
1.2.