CICLOHEXANONA, DESTILACION BINARIA
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7/17/2019 CICLOHEXANONA, DESTILACION BINARIA
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DESTILACIN BINARIA DEL SISTEMA CICLOHEXANONA-CICLOHEXANOL,CARACTERIZACIN DEL PROCESO Y DE LA MEZCLA A SEPARAR:
Proceso De Desti!ci"# De Cico$e%!#o#!&
Prese#t!'o (or:MICHELL )OS* MONTILLA PRADO, Co': +./+
0NI1ERSIDAD DEL 1ALLEESC0ELA DE IN2ENIER3A 403MICASANTIA2O DE CALI - 1ALLE
5+//DESTILACIN BINARIA DEL SISTEMA CICLOHEXANONA-CICLOHEXANOL,
CARACTERIZACIN DEL PROCESO Y DE LA MEZCLA A SEPARAR:Proceso De Desti!ci"# De Cico$e%!#o#!&
/
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Prese#t!'o (or:MICHELL )OS* MONTILLA PRADO, Co': +./+
Pro6esor:)AIME )ARAMILLOI#7e#iero 489ico
0NI1ERSIDAD DEL 1ALLEESC0ELA DE IN2ENIER3A 403MICA
SANTIA2O DE CALI - 1ALLE5+//
ContenidoI; 3#'ice 'e
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II; 3#'ice 'e T!=!s;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.
/ I#tro'8cci"#;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;>
5 O=?eti@os;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
5;/ O=?eti@o 2e#er!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
5;5 O=?eti@os Es(ec9 EF8ii=rio L9F8i'o-1!(or (!r! ! ec! Cico$e%!#o#! GCico$e%!#o;;;;;;;;/
Mto'os 7rJ
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/+ Noe#c!t8r!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.
// Bi=io7r!69!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.
I. ndice de fguras
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Figura 1. Grupo de reacciones presentes en el proceso de hidrogenacin de
fenol.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; Figura 2. Diagrama del Proceso de destilacin de Ciclohexanona. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;>Figura 3.Torre 'e 'esti!ci"# T-5&;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 4. Del auste !a" Diagrama #$x$% % !&" Diagrama x$%. 'os puntos son los
datos experimentales % las l(neas los )alores calculados. ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/Figura 5.Di!7r!! T-%- 'e siste! Cico$e%!#o#! K/ Cico$ec!#o K5 !P 5++ H7;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/.Figura 6.Di!7r!! %- 'e siste! Cico$e%!#o#! K/ Cico$ec!#o K5 ! P555;. H7;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/.Figura 7.Di!7r!! H-%- 'e siste! Cico$e%!#o#! K/ Cico$ec!#o K5 !P 5++ H7, co# 8#! Te(er!t8r! 'e re6ere#ci! Tr ++ ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/>Figura 8.Di@isi"# 'e ! torre 'e 'esti!ci"# e# seccio#es;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/Figura 9.L9#e! 'e Aie#t!ci"# 9#e! 'e re8?o 9#io;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;55Figura 10.L9#e! 'e recti
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Figura 40.6/G #Ro /;5;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 41.6/G #Ro /;.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Figura 42.6/G #Ro 5;+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Figura 43. 65G #Ro /;/;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;>Figura 44.65G #Ro /;5;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;>
Figura 45.65G #Ro /;.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 46.65G #Ro 5;+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 47. 6/ #Ro /;/;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; Figura 48.6/ #Ro /;5;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 49.6/ #Ro /;.;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 50.6/ #Ro 5;+;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Figura 51.Re8?o M9#io co#tr! ! 6r!cci"# 'e @!(or;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.+Figura 52.Nero 'e et!(!s i'e!es e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or e6!ctor 'e esc!!ie#to 'e re8?o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;./Figura 54.Nero 'e (!tos i'e!es e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or e6!ctor 'e esc!!ie#to 'e re8?o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.5Figura 53.Qr!cci"# 'e @!(or co#tr! e re8?o 9#io;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.5
II. ndice de Tabas
Taba 1.B!!#ce 'e !teri!;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; #a&la 2. Composiciones % temperaturas de los *uos de la torre;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
>
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T!=! ; Co#st!#tes 'e ! ec8!ci"# 'e A#toi#e;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/5Taba 4.Res8t!'os 'e !?8ste 'e '!tos e%(erie#t!es;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/Taba 5.Co#st!#tes (!r! C(iF;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;/
T!=! >; Co#st!#tes (!r! CJc8o 'e ! e#t!(9! 'e @!(ori!ci"# KH@!(;;;;;;;;;;/Taba 7.Q8#cio#es co(ee#t!ri!s 'e c"'i7o 'es!rro!'o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;5+
Taba 8.Res8t!'os 'e os cJc8os (or !=os to'os;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;Taba 9.Re8?o M9#io e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;./Taba 10.Neo 'e et!(!s i'e!es to'o 'e McC!=e-T$iee;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;./Taba 9.Re8?o M9#io e# 68#ci"# 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.5Taba 10.Nero 'e et!(!s i'e!es Mto'o'e Po#c$o# S!@!rit;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Taba 9.Des@i!cio#es 'e re8?o 9#io to'o !(ro%i!'o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;.Taba 10.Des@i!cio#es 'e Nero 'e et!(!s i'e!es 'e to'o !(ro%i!'o;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;; .
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1 Introducci!n
L! cico$e%!#o#! tie#e 8# #ero si7#i, > 8# (o9ero 'e Jci'o !'9(ico $e%!etie#'i!i#!; L! cico$e%!#o#! t!=i# se 8tii! coo (ro'8cto
i#tere'io e# ! (ro'8cci"# 'e c!(ro!ct!!, F8e (osteriore#te se 8tii!rJe# ! 6!=ric!ci"# 'e #o#->;
Otro 8so i(ort!#te es e# ! 6!=ric!ci"# 'e steres (!r! e 8so 'e(!sti
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De!c8er'o ! o !#terior es c!ro F8e ! corrie#te 'e s!i'! 'e 8# re!ctor 'e$i'ro7e#!ci"# c!t!9tic! 'e 6e#o, tie#e 8#! ec! 'e cico$e%!#o#! cico$e%!#o, ?8#to co# e 6e#o e $i'ro7e#o F8e #o re!ccio#!ro#, Js!78#!s i(8re! coo $i'roc!r=8ros Js (es!'os;L! se(!r!ci"# 'e est!s corrie#tes se (8e'e re!i!r (or 8# (roceso 'e
'esti!ci"#, (ero es #eces!rio $!cero 'e !#er! e
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2 "b#eti$os
2.1 "b#eti$o %enera Re!i!r e c!c8o (or et!(!s 'e eF8ii=rio, 'e 8#! torre 'e 'esti!ci"#
(!r! se(!r!r 8#! ec! 'e Cico$e%!#o#!-Cico$e%!#o, co(!r!r osres8t!'os o=te#i'os (or 'os to'os 'i6ere#tes 'e cJc8o;
2.2 "b#eti$os &s'ec(fcos
Des!rroo 'e 8# c"'i7o e# ! (!t!6or! MATLAB, F8e re!ice os
cJc8os 'e #ero 'e et!(!s (or e to'o 'e McC!=e-T$iee, otroF8e o $!7! (or e to'o 'e Po#c$o#-S!@!rit;
Deteri#!r ! e
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3 )escri'ci!n de 'roceso de *+roceso de destiaci!nde cico,e-anona.
)escri'ci!n genera de 'roceso
Figura 2.Diagrama del Proceso de destilacin de Ciclohexanona.
L! corrie#te F8e e#tr! ! (roceso K/ es 8#! ec! 'e Cico$e%!#o#!,Cico$e%!#o, Qe#o, 8#! 8 =!?! c!#ti'!' 'e !78#os co(8estos 'e !to(8#to 'e e=8ici"# K(es!'os, est! corrie#te e#tr! e# ! torre T-/, esse(!r!'! e# tres corrie#tes, ! (rier! es e (ro'8cto 'e c!=e! K5, e c8! es
(rJctic!e#te cico$e%!#o#! (8r! co# 8# (eF8eVo co#te#i'o 'e cico$e%!#o,e 'esti!'or 'e est! torre o(er! ! 8# re8?o 'e ;>., ! 8#! (resi"# 'e + torr retir! 8# c!or 'e >5 c!G$; L! corrie#te i#tere'i! 'e est! torre Kco#tie#e so!e#te cico$e%!#o#! cico$e%!#o, (!s! ! 8# (roceso 'ese(!r!ci"# (osterior e# ! torre T-5; E tercer 8?o es e (ro'8cto 'e 6o#'o K>,co#tie#e to'o e 6e#o os co(8estos (es!'os F8e i#7res!ro# e# ! torre,Js 8#! (eF8eV! (!rte 'e cico$e%!#o#! cico$e%!#o, est! corrie#te es!ie#t!'! ! ! torre T-, 'o#'e se soete ! otro (roceso 'e se(!r!ci"# 'eF8e #o se tie#e# '!tos es(ec95 torr se i#tro'8ce
8# c!or 'e // c!G$; E co#'e#s!'or 'e ! torre T-5 o(er! ! 8# re8?o 'e;5., 8#! (resi"# 'e + torr, retir! 8# c!or 'e 5 c!G$, ie#tr!s ere=oier o(er! ! 8# re8?o 'e ;+, 8#! (resi"# 'e . torr, e i#tro'8ce 8# c!or'e / c!G$;
//
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4 Caracteri/aci!n de 'roceso aances de ateria'resi!n te'eratura de cada u#o de 'roceso.
aance de ateriaTo!#'o coo =!se 'e cJc8o / $or! 'e o(er!ci"#
Tabla 1.+alance de materia
8?o 1 2 2a 2b 6 6 6bCico$e%!#o#! KoG$ /, /++,+ >,5> >,.> ,> >,/> /,+Cico$e%!#o KoG$ ,+ +,+ /,+ /,/+ +,5 5,+ /,Qe#o KoG$ /+,> +,++ +,++ +,++ /+,> >/,5 .+,>+Co(8estos (es!'osKoG$ +,+ +,++ +,++ +,++ +,+ +,+ +,5+
Tota 5+, /+/,++ >,>. >,>. />, /.+,5 /,Te'eratura C /5+,++ 5,++ 5,++ 5,++ />/,++ />/,++ />/,++
8?o 3 4 4 4b 5 5 5bCico$e%!#o#! KoG$ 5,./ ., 55,>> 55,5 5,> 5.,+ 55,>Cico$e%!#o KoG$ , +,/> +,+ +,> , , >,>.Qe#o KoG$ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++Co(8estos (es!'osKoG$ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++ +,++Tota +,++ .,++ 5,> 55,> >,++ +5,+/ 5>>,+/Te'eratura C //,++ 5,++ 5,++ 5,++ //,++ //,++ //,++
/5
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5 )escri'ci!n de e:ui'o seeccionado condicionesde o'eraci!n.
P!r! ! e!=or!ci"# 'e (roecto, se =8sc! re!8!r e c!c8o (or et!(!s 'eeF8ii=rio 'e ! torre 'e 'esti!ci"# T-5, P!r! se(!r!r cico$e%!#o#! 'e 8#ec! co# Cico$e%!#o
Figura 3. #orre de destilacin #$2.
Res(ecto ! ! torre se tie#e ! si78ie#te i#6or!ci"#:
Tabla 2.Composiciones % temperaturas de los *uos de la torre
Aie#toF Desti!'o) Qo#'oFQ8?o 3 4 5
Qr!cci"# o!r 'eCico$e%!#o#! K/ +,/> +,+ +,>Qr!cci"# o!r 'eCico$e%!#o K5 +,+5 +,+++ +,5+>
Te(er!t8r! KC //,++ 5,++ //,++
CondensadorRe8?o 'e ;5.
Presi"# 'e + torr KH7C!or retir!'o 'e 5 c!G$
;eboierRe8?o 'e ;+
Presi"# 'e . torr KH7C!or s8i#istr!'o 'e / c!G$;
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6 &:uiibrio >(:uido?@a'or 'ara a e/caCico,e-anona ACico,e-ano.
P!r! este siste!, se e#c8e#tr! re(ort!'os '!tos e%(erie#t!es 'e eF8ii=rio9F8i'o @!(or, ! ! (resi"# 'e o(er!ci"# 'e ! torre ! (resio#es cerc!#!s; E#! iter!t8r!, os '!tos se e#c8e#tr!# re(ort!'os (or @!rios !8tores, @!ri!#si7#iU, re!i!# i#@esti7!cio#es so=re e eF8iir=io 9F8i'o@!(or 'e este siste!, e# os isos r!#7os est8'i!'os (or os !8tores!#teriore#te e#cio#!'os; E# est! ti! i#@esti7!ci"# se e#cio#!#tr!=!?os $ec$os (or 1o# e=erU, F8i# ! (!rtir 'e '!tos e%(erie#t!es 'e !s68#cio#es e%ceso Ki#c8e#'o e#t!(9!s 'e ec!'o, (rese#t! 'es@i!cio#es'e co(ort!ie#to i'e! F8e so# 'e!si!'o (eF8eVos (!r! (rese#t!rco(ort!ie#to !eotr"(ico; E t!=i# seV!! F8e ! cico$e%!#o#! essoeti'! 8#! re!cci"# 'e co#'e#s!ci"#, e# ! F8e se i=er! !78! se 6or! e#
e co#'e#s!'o /-Cico$e%e#-K/--cico$e%!#o#!-K5, este tio (o'r9! ser eco(8esto F8e (rese#tet! co(ort!ie#to !eotr"(ico co# ! cico$e%!#o#!;
E# ! i#@esti7!ci"# 'e 2oo'i# Nes$! se $! s8(er!'o este tioo=st!c8o, se re!i!r"# e'icio#es ! .+, ., 5++, /++, + H7,(resio#es e# !s F8e #o se (rese#to #i#7# co(ort!ie#to !eotr"(ico; Port!#to, (!r! ! c8r@! 'e eF8ii=rio 'e siste!, se tr!=!?! co# os '!tosre(ort!'os (or 2oo'i# Nes$!;Coo e siste! est! ! =!?! (resi"#, e cJc8o se re!i! to!#'o e# c8e#t!correccio#es 'e ! i'e!i'!' soo e# 6!se 9F8i'!, es 'ecir F8e ! co#'ici"# 'e
eF8ii=rio 'e i78!'!' 'e 687!ci'!'es se (8e'e e%(res!r cooy iP=xi iPsati(6.1)
yi : Co(osici"# 'e co(o#e#te i e# ! 6!se 'e @!(or
P: Presi"# 'e siste!
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x i : Co(osici"# 'e co(o#e#te i e# ! 6!se 9F8i'!
i : Coe
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; g21g11
E !?8ste 'e '!tos se re!i! c!c8!#'o @!ores 'e yi 'e T ! (!rtir 'e os
@!ores 'e x i P e%(erie#t!es, e'i!#te 8# !7orito =8r=8?! T; Estos@!ores c!c8!'os se co(!r!# co# os @!ores e%(erie#t!es, se 'eteri#!! 'i6ere#ci!, se 'e
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g21g11=2.11475354x105cal/gmol
E# tri#os 7e#er!es, os res8t!'os 'e !?8ste (rese#t!# os si78ie#teserrores (roe'io J%io e# e co#?8#to 'e '!tos e%(erie#t!es;
Tabla 4.-esultados del auste de datos experimentales
PKH7xexp yexp T("C) ycalc Tcalc(" C) Ery ErT(" C)
. +,/+ +,/ /, +,/ /,+ +,+++ -+,5 +,55 +,5 /, +,55 /,> +,++5 +,/ +,.+ +,./ /., +,.5 /.,. -+,++ -+,/ +,.+ +,>. /, +,>./ /, +,++ +,+ +,/ +,.> /5,> +,. /5, -+,++5 -+,/
5++ +,/+. +,/>. //,> +,/>. //, +,+++ -+, +,5. +, //, +,> //,+ +,++/ -+,
+, +,..+ //.,/ +,../ //., -+,++/ -+, +,. +,>/ //, +,> //, -+,++> -+, +,> +,55 //,+ +,5 //,5 -+,++ -+,5 +,+ +,.. ///,> +,.> ///, -+,++/ -+,/
/++ +,/+ +,/. /+5,> +,/ /+,+ -+,+/ -+, +,5 +, , +, /++, -+,++ -+, +, +,. >, +,.> , +,++5 -/,/ +,. +,/ , +,5 .,5 -+,+/ -+, +,+ +,5 5, +, ,> -+,++> -+, +,/ +,. 5,5 +,/ 5, -+,++> -+,>
ErY#rom=0.004ErYmax=0.019
Er Tmax=0.4 "C ErTmax=1.1" C
E# ! Qi78r! se (8e'e o=ser@!r 'e !#er! 7rJ
-
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K!
K=Figura 4.Del auste !a" Diagrama #$x$% % !&" Diagrama x$%. 'os puntos son
los datos experimentales % las l(neas los )alores calculados.
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Figura .Diagrama #$x$% del sistema Ciclohexanona !1" Ciclohecanol !2" a
P/ 200 mmg.
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Figura !.Diagrama x$% del sistema Ciclohexanona !1" Ciclohecanol !2" a P/
222. mmg.
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Figura ".Diagrama $x$% del sistema Ciclohexanona !1" Ciclohecanol !2" a
P/ 200 mmg3 con una #emperatura de referencia #r / 00 5.
D8r!#te e cJc8o 'e 'i!7r!! H-%- se 8tii!ro# !s si78ie#tes ec8!cio#es,
(!r! C#li$ (!r! H%a# res(ecti@!e#te
C!(!ci'!' C!or9
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Tabla !. Constantes para C8lculo de la entalp(a de )apori9acin !)ap"
B TC
< Tm+n()) Tmax())
Cico,e-anona
1
53.720 629.15 0.285 242.00 629.15
Cico,e-ano 2 85.741 625.15 0.527 296.60 625.15
7 Dtodos grEfcos 'ara e cEcuo de eta'as ideaes
Estos to'os 'e cJc8o (!r! 'esti!ci"# soo so# !(ic!=es ! ec!s=i#!ri!s, soo ties (!r! 8# 'iseVo (reii#!r 'e ! torre, !8#F8e (rese#t!#8 (oc! (recisi"# res(ecto ! 8# 'iseVo re! 'e 8#! torre, so# 'e 7r!# 8tii'!'(!r! 8#! !or co(resi"# 'e ! o(er!ci"# 'e 'esti!ci"#, (eriteest!=ecer co#'icio#es "(ti!s 'e o(er!ci"#; Los to'os Js co#oci'os so#
e to'o 'e McC!=e-T$iee e to'o 'e Po#c$o#-S!@!rit, os c8!es se(rese#t!# 'e 6or! 7e#er! ! co#ti#8!ci"#, se tr!t!r!# co# !or(ro68#'i'!' co# e 'es!rroo 'e c"'i7o; E# c!'! 8#o 'e estos to'os se!s8e F8e !s corrie#tes s!ie#tes 'e 8# iso (!to se e#c8e#tr!# e#eF8ii=rio tro'i#Jico
7.1 Dtodo de cCB&?TI&>&
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E to'o 'e McC!=e-T$iee, est!=!s!'o e#ter!e#te e# os=!!#ces 'e !teri! 7o=! (orco(o#e#te, e# ! c8r@! 'eeF8ii=rio (!r! e siste! e#
c8esti"#;
Coo se o=ser@! e# !
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'e e#er79!, to!#'o e# c8e#to os e6ectos tricos; P!r! e to'o ! torret!=i# es 'i@i'i'! e# @!ri!s seccio#es, 'e ! is! 6or! F8e se $io (!r! eto'o 'e McC!=e-T$iee;
Este to'o 8tii! e 'i!7r!! H - x - y e# (!r!eo co# e 'i!7r!!
x - y , (!r! 'eteri#!r e #ero 'e et!(!s e# ! torre, e (!to "(tio 'e
!ie#t!ci"#, !s co#ce#tr!cio#es (or et!(!, ! e#t!(9! 'e c!'! et!(!, !
i78! F8e e# e to'o !#terior, !(oJ#'ose e# e 'i!7r!! T - x - y ,
es (osi=e co#ocer ! te(er!t8r! e# c!'! (!to;
Es # to'o Js 7e#er!i!'o (8es se (8e'e !(ic!r ! c8!F8ier siste!,sie(re c8!#'o se te#7!# '!tos (recisos 'e E#t!(9! (!r! e iso, si #o se'is(o#e 'e estos '!tos, e to'o (ier'e 8c$! (resici"#;
8 &aboraci!n de c!digo cEcuo de una torre
-
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8.1 cCB&?TI&>&A$or! se @! ! (rese#t!r ! estr8ct8r! 'e c"'i7o re!i!'o e# ! (!t!6or!MATLAB, ostr!#'o ! iso tie(o 'e 6or! 8 7e#er!, os c!c8os'es!rro!'os (or e c"'i7o '8r!#te 8#! corri'!; L! eto'oo79! e(e!'! (!r!e cJc8o 'e !s et!(!s e# estos c"'i7os, #o corres(o#'e ! 8# to'o
#8rico 6or! (!r! ! so8ci"# 'e este ti(o 'e (ro=e!s, es Js =ie# 8#'es!rroo #8rico, to!#'o coo =!se e to'o 7rJ
-
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nRo : E 6!ctor (!r! esc!!r e re8?o re! e# tri#os 'e Re8?o
9#io;
f oT : Qr!cci"# 'e @!(or " Te(er!t8r! 'e ! corrie#te 'e !ie#to;
L! ti! co#'ici"# es o(cio#!, si(ee#te es #eces!rio 8# '!to !'icio#!(!r! c!r!cteri!r e !ie#to, o c8! se (8e'e $!cer
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Y e =!!#ce 'e !s! (!r! e co(o#e#te / es-& =x''+xBB (8.2)
Ree(!!#'o e =!!#ce 7o=! e# 'e co(o#e#te se e7! !
-=x''+xB(1' )
De 'o#'e se (8e'e o=te#er ! 6r!cci"# 'e 'esti!'o
'=-xBx'xB
(8.3)
Ree(!!#'o os @!ores seo=tie#e ! 6r!cci"# 'e 'esti!'o (!r! ! torre
'=
-xBx'xB=
0.91680.79640.99700.7964
'=0.6002 y B=0.3998
Caracteri/aci!n de aiento
P!r! e 'es!rroo 'e tr!=!?o, to'os os est!'os 'e !ie#t!ci"# F8e se @!# !!#e?!r est!# e# ! re7i"# 'e eF8ii=rio 9F8i'o @!(or, ! se! coo 9F8i'os!t8r!'o, @!(or s!t8r!'o o coe%iste#ci! 'e !=!s 6!ses; Por t!#to e c"'i7o(osterior #o co#te(! os c!sos 'e @!(or so=rec!e#t!'o o 9F8i'o
s8=e#6ri!'o, (ero estos se (8e'e# 'e
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E esti!'o i#ici! se re!i! c!c8!#'o !s te(er!t8r!s 'e =8r=8?! 'e rocio! ! (resi"# 'e ! torre, (o#'er!#'o!s 'e !c8er'o ! ! 6r!cci"# 'e @!(ores(eci
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Figura $.'(nea de ,limentacin % l(nea de re*uo m(nimo.
Cacuo de reu#o (nio reu#o rea reu#o de Hondo.
Coo e# este c!so ! co(osici"# 'e 'esti!'o es 8 !t!, ! 9#e! 'e
o(er!ci"# ! re8?o 9#io es (rJctic!e#te i78! ! ! c8r@! 'e eF8ii=rio; Ere8?o 9#io se (8e'e $!!r 7r!
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R/min
R/min+1=
x'yx'x
Des(e?!#'o e @!or 'e re8?o 9#io se o=tie#e
R/min+1R/min
=x'xx'y
1+ 1
R/ min=
x'xx'y
1
R/min=
x'xx'y
1=x'x(x'y)
x'x=
yxx'x
R/min=x'xyx
(8.9)
R/min=0.99700000.91680000.0 .9364770.9168000
R/min=3.0758
Coo es co#oci'oe e @!or re! 'e re8?o 'e o(er!ci"#, e re8?o 9#io
t!=i#, se 'eteri#! nR/
nR/= R/
R/min=
4.25
3.0758=1.38%eces el refl0!o m+nimo
Co#oci'o e re8?o re! 'e o(er!ci"#, se tie#e ist! ! 9#e! 'e re
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Se 7r!
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Figura 1%.'(nea de recti>cacin
Co# e @!or 'e os i#terce(tos se (8e'e e@!8!r 7r!
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xxBy xB
RB+1
RB=
xxBy xB
1+ 1
R B=
xxB
x
yxxB
=
xBx+xB
yxxB
1=
yxB
1
RB=
x(8.13 )y
xx B
RB=
RB= 0.91680.79640.932076190.9168
RB=7.88154
Y se i#tro'8ce ! 9#e! 'e !7ot!ie#to
-
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y6+1=1.12687865x60.101046163(8.14)
Figura 11.'(nea de agotamiento
CEcuo de as eta'asQi#!e#te se e(ie! ! c!c8!r ! torre 'e 'esti!ci"# et!(! (or et!(!y1=x'
L! co(osici"# 'e 9F8i'o ! te(er!t8r! e# e (!to /, e# 7e#er! (!r! e(!to #, se 'eteri#! (or 8# !7orito ROCIOT&, sie#'o co#oci'o e @!or 'e
yn
x
[nTn]=R/C7/T(yn , P)
L! co(osici"# 'e si78ie#te (!to se 'eteri#! co# ! ec8!ci"# 'e o(er!ci"#,e(e!#'o co# ! 9#e! 'e recti
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Se c!c8! ! co(osici"# xN , esto se re!i! $!st! F8e
xN>x
E# e oe#to F8e est! co#'ici"# se 'e?! 'e c8(ir, $! c!=io 'e secci"#e# ! torre, se 78!r'! e @!or 'e (!to 'e !ie#t!ci"#, se !#tie#e !
is! sec8e#ci!, soo F8e !$or! 8tii!#'o ! ec8!ci"# 'e ! o#! 'e!7ot!ie#to;y6+1=1.12687865x60.101046163
Los cicos se !#tie#e#, se re!i!# $!st! F8e! co(osici"# 'e 9F8i'o e# e(!to se! e#or F8e ! co(osici"# reF8eri'! 'e (ro'8cto 'e 6o#'o; E# esteoe#to se 'etie#e e cJc8o, coo 7e#er!e#te ! co(osici"#
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Figura 12.-esultado >nal del cdigo para ?cCa&e$#hiele
Qi#!e#te, os res8t!'os o=te#i'os (!r! e siste! seeccio#!'o (or eto'o 'e McC!=e-T$iee so#, ;+. Et!(!s i'e!es, (!to 'e !ie#t!ci"#
e# ! et!(! 5;T!=i# es (osi=e o=ser@!r os (er
-
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Figura 13.Per>l de temperatura $ ?cCa&e$#hiele
Figura 14.Per>les de composicin $ ?cC,+@ $ #
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E coie#o 'e este c"'i7o es i78! ! !#terior, (i'e os isos (!rJetros 'ee#tr!'!, re!i! (riero =!!#ces 'e !teri!, (osteriore#te !c!r!cteri!ci"# 'e !ie#to, !s9 F8e (!r! este c!so e#tr!os 'irect!e#te !! (!rte 'e cJc8o 'e re8?o 9#io;
Cacuo de reu#o (nio.Des(8s 'e c!r!cteri!'o e !ie#to, se 'eteri#! ! e#t!(9! 'e iso, se'eteri#!# !s co(osicio#es 'e 9F8i'o @!(or ! ! te(er!t8r! (resi"#'e !ie#to, se 'eteri#! ! e#t!(9! 'e @!(or s!t8r!'o, ! e#t!(9! 'e9F8i'o s!t8r!'o, res8t!'o 'e F8e se te#'rJ# (8#tos;
(x, 82)(-, H)(y, H9)
Estos (8#tos 8estr!# ! 9#e! 'e eF8ii=rio (!r! e !ie#to, !s9 F8e soo es7e#er!r ! ec8!ci"# 'e 8#! rect! co# esos (8#tos, $!!r (!r! F8e @!or 'e
e#t!(9! cort! e 'esti!'o K x=x' ; E# !
-
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0#! @e $!!'o e @!or 'e 8'min5
, se (8e'e 'es(e?!r e re8?o 9#io, ! !s
co#'icio#es 'e o(er!ci"# se tie#e F8e es
R/min=8'min
5 H'
H'8'(8.14)
R/min=3.13979
Y co# e re8?o re! se o=tie#e e (i@ote 'e o(er!ci"#
8'5=R /(H'8' )+H'
A$or! te#ie#'o 'os (8#tos 'e ! rect! 'e !ie#t!ci"#, so!e#te 6!t!
'eteri#!r e (i@ote e# ! secci"# 'e !7ot!ie#to, o c8! se re!i! co# os(8#tos ! co#oci'os
(-, H)(x' , 8'5 )
8B5=8'
5(x'xB )( 8'5H
x'x )(8.15)
Co# os (i@otes 'eteri#!'os, se o=tie#e ! rect! ostr!'! e# !
-
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e#t!(9! co(osici"#; P!r! o7r!r re(ro'8cir esto 'e !#er! !#!9tic!, c!'! @eF8e se @! ! c!c8!r e #8e@o @!or 'e ! 6r!cci"# 'e @!(or e# ! et!(!si78ie#teyn+1=f(xn )
Es #eces!rio !(ic!r 8# cJc8o iter!ti@o; Pre@i!e#te se $! cre!'o 8#! 68#ci"#C!cH@& F8e 'eteri#! ! e#t!(9! 'e @!(or s!t8r!'o '!'! 8#! co(osici"#,e (ro7r!! 'eteri#! ! te(er!t8r! (or 8# B0RBT&, 8e7o (!s! !cJc8o 'e ! e#t!(9! co# es! te(er!t8r!; P!r! e cJc8o 'e ! et!(! #,
co#oco ! et!(! #-/, !s9 F8e co# e (i@ote e (8#to K xn1, 8l , n1 , se
o=tie#e 8#! ec8!ci"# 'e rect! co# ! 6or!
H9 , N=8'5
(x'yN)(8'
58l , N1x'xN1 )(
8.16)
Est! ec8!ci"# es ! F8e se i78!! co# ! 68#ci"# (!r! e cJc8o 'e ! e#t!(9!,
se res8e@e 'e 6or! iter!ti@! (!r! yn , se c!=i! (or
-
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H9 ,6=8B5(xBy6)( 8B
58 l ,61xBx61 )(8.18)
Pero ! estr8ct8r! 'e so8ci"# se !#tie#e; Los cicos se re!i!# $!st! F8e !
co(osici"# 'e 9F8i'o e# e (!to se! e#or F8e ! co(osici"# reF8eri'! e#e 6o#'o K xn
-
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Figura 1!.
-esultado >nal del cdigo para Ponchon$=a)arit.
Figura 1".Per>l de temperatura3 mBtodo de Ponchon$=a)arit.
-
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Figura 1#.Per>l de composiciones de Ponchon$=a)arit
8.3 &fciencia %oba de a torre
A$or! se 8estr! e# 8#! t!=! co(!r!ti@!, os @!ores o=te#i'os (or c!'!8#o 'e os to'os co# os '!tos re!es 'e ! torre
Tabla #.-esultados de los c8lculos por am&os mBtodos.
cCabe?T,iee
+onc,on?
Ga$arit+roceso;ea
-
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9 @ariaci!n de condiciones de o'eraci!n
Se @!# ! !#te#er !s co#'icio#es 'e !ie#to 'e (resi"# 'e ! torreco#st!#te, t!=i# e (ro'8cto reF8eri'o, soo se @! ! c!=i!r e est!'o 'e!7re7!ci"# KQr!cci"# 'e @!(or, e 6!ctor 'e esc!!ie#to 'e re8?o;
Fracci!n de $a'or
P!r! ! 6r!cci"# 'e @!(or se to!# '!tos ! i78! 'ist!#ci! e#tre + /;
f=0
f=1/3
f=2/3
f=1
&scaaiento de reu#o (nio
A78#os !8tores i#'icJ# F8e 8# @!or !(ro(i!'o (!r! $!cer @i!=e ! o(er!ci"#'e 'esti!ci"#, es e#tre /;5 /;. /+Uo 7e#er!e#te e# @!ores Js cerc!#os! ! 8#i'!', (or t!#to se to!# @!ores e# este r!#7o, 8# @!or (or 68er!(!r! o=ser@!r !s te#'e#ci!s ! s!ir 'e estos r!#7os;
nRo=1.1
nRo=1.2
nRo=1.5
nRo=2.0
-
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9.1 cCB&?TI&>&
;/;/ L9F8i'o S!t8r!'o f=0
Figura 1$.f/0 n-o / 1.1
-
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Figura 2%.f/0 n-o / 1.2
Figura 21.f/0 n-o / 1.
-
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Figura 22.f/0 n-o / 2.0
;/;5 L9F8i'o-1!(or f=1/3
-
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49/72
Figura 23. f/1 n-o / 1.1
Figura 24.f/1 n-o / 1.2
-
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50/72
Figura 2.f/1 n-o / 1.
Figura 2!.f/1 n-o / 2.0
-
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;/; L9F8i'o-1!(or f=2/3
Figura 2". f/2 n-o / 1.1
Figura 2#.f/2 n-o / 1.2
-
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Figura 2$.f/2 n-o / 1.
Figura 3%.f/2 n-o / 2.0
-
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;/; 1!(or S!t8r!'o f=1
Figura 31. f/1 n-o / 1.1
Figura 32.f/1 n-o / 1.2
-
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Figura 33.f/1 n-o / 1.
Figura 34.f/1 n-o / 2.0
-
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9.2 +"
-
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Figura 3!.f/0 n-o / 1.2
Figura 3".f/0 n-o / 1.
-
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Figura 3#.f/0 n-o / 2.0
;5;5 L9F8i'o-1!(or f=1/3
-
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Figura 3$. f/1 n-o / 1.1
Figura 4%.f/1 n-o / 1.2
-
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Figura 41.f/1 n-o / 1.
Figura 42.f/1 n-o / 2.0
;5; L9F8i'o-1!(or f=2/3
-
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Figura 43. f/2 n-o / 1.1
Figura 44.f/2 n-o / 1.2
-
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Figura 4.f/2 n-o / 1.
Figura 4!.f/2 n-o / 2.0
;5; 1!(or S!t8r!'o f=1
-
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Figura 4". f/1 n-o / 1.1
Figura 4#.f/1 n-o / 1.2
-
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Figura 4$.f/1 n-o / 1.
Figura %.f/1 n-o / 2.0
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9.3 BnEisis de resutados concusiones.To!#'o coo @!ri!=es 'e res(8est!
R/min=1 ( f)y N=2 ( nRo,f)
+ +;5 +; +;> +; /;+>
;+
;+
;+
;/
;//
6K% +;+% \ ;+R] /
cCabe?T,iee
Fracci!n de $a'or
;eu#o (nio
cCabe?T,iee
Tabla $.-e*uo ?(nimo en funcin de la fraccin de )apor
Fracci!n de
$a'orf
;eu#o(nio
;o
0,+./5
1A3,+/.>
>
2A3,++.
>
1,/++>
>
Los '!tos o=te#i'os 8estr!# 8#! 'e(e#'e#ci! co(et!e#te i#e! 'e
re8?o 9#io res(ecto ! ! 6r!cci"# 'e @!(or;
Tabla 1%.Emeo de etapas
ideales mBtodo de ?cCa&e$
#hiele
FJn;o 1.1 1.2 1.5 2.00 5,+ ./,.5/5> ,>.>5 5.,/+>
Figura 1.-e*uo ?(nimo contra la fraccin
de )apor
-
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1A3 ,+5/5 .5,5+/ ,//5. 5>,+.///2A3 >,///. .,/. ,+5 5>,/.>>/1 ,>5++ .,/.> ,>5+5 5>,5..+5
E# os res8t!'os o=te#i'os se (8e'e o=ser@!r F8e e !8e#to e# ! 6r!cci"#
'e @!(or, tr!e co#si7o 8# !8e#to e# e re8?o 9#io, o F8e es 'es@e#t!?oso(!r! e (roceso, (8es 'e ciert! 6or! @! ! !8e#t!r 8# (oco os 7!stos 'e!78! 'e e#6ri!ie#to 'e @!(or (!r! e e@!(or!'or, (8es ! !or re8?o,!or c!#ti'!' 'e !teri! ! e@!(or!r ! co#'e#s!r;
E# otro !s(ecto, c8!#'o o=ser@!os e #ero 'e et!(!s i'e!es, es c!ro F8e! !8e#t!r e re8?o, se 'isi#8e# e #ero 'e et!(!s; E# !
-
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/ /;/ /;5 /; /; /;. /;> /; /; /; 55+
+
+
.+
>+
+
+
cCB&?TI&>&
6 +
6 /G
6 5G
6 /
Factor de escaaiento de reu#o
-
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+ +;/+;5+;+;+;.+;>+;+;+; /;//
;/5
;/
;/
;/.
;/>
;/;/
;/
;5
6K% +;+.% \ ;/R] /
+onc,on?Ga$arit
Fracci!n de $a'or
;eu#o (nio
Tabla 11.-e*uo ?(nimo en funcin de la fraccin de )apor
Fracci!n de
$a'orf
;eu#o(nio
;o
0,+./5
1A3
,+/.>
>
2A3,++.
>
1,/++>
>
A8#F8e 'e 8#! 6or! 8# (oco Js e@e, os '!tos !rc!# 8#! 'e(e#'e#ci!(rJctic!e#te i#e! 'e re8?o 9#io res(ecto ! ! 6r!cci"# 'e @!(or;
Tabla 12.Emero de etapas ideales ?Btodode Ponchon =a)arit
FJn;o 1.1 1.2 1.5 2.00 >,.5++ .+,5.>/+> ,.. 5.,>
1A3 +,...5 .+,./+ ,.+ 5.,>2A3 5,5+5/5. ./,.555 ,5 5.,//>./1 ,..5 .5,5/. ,+.5 5>,++++.
Figura 3.Fraccin de )apor contra el re*uo
m(nimo.
-
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/ /;/ /;5 /; /; /;. /;> /; /; /; 55+
+
+
.+
>+
+
+
+onc,on?Ga$arit
6 +
6 /G
6 5G
6 /
Factor de escaaiento de reu#o
-
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1A3 5,55W2A3 5,5W1 5,>W
Tabla 14.Des)iaciones del Emero de etapas ideales del mBtodo aproximado
respecto al rigurosoFJn;o 1.1 1.2 1.5 2.0
0 ,5W 5,.W /,W +,.W1A3 ,>W 5,+W /,.W +,W2A3 .,5W ,.W /,>+W +,.W1 >,>W ,/+W 5,++W +,W
Se o=ser@! F8e !s 'es@i!cio#es 'e to'o 'e McC!=e-T$iee res(ecto ! 'ePo#c$o#-S!@!rit !8e#t!# ! !8e#t!r ! 6r!cci"# 'e @!(or, se $!ce# Js7r!#'es ! e#or re8?o; Es 'e es(er!r F8e ! e#or re8?o e error se! !or,
(8es ! e#or re8?o !or #ero 'e et!(!s, 8# !or #ero 'e et!(!si(ic! 8# !or #ero 'e cJc8os, e e6ecto 'e (ro(!7!ci"# 'e error $!ceF8e est! !7#it8' crec! si7#i
-
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10
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