DESTILACIÓN EN TORRE DE PLATOS

PREVIO 6. DESTILACIÓN EN TORRE DE PLATOS

1. Defina los tipos de eficiencia que existen para una torre de platos.

Eficiencia total de la columna o eficiencia total del plato: Aunque este tipo de eficiencia no tiene fundamentos de transferencia de masa, por su simplicidad se aplica al número total de etapas y se define como el número de etapas teóricas requeridas para efectuar una separación dividida por el número de etapas reales para lograr la separación

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Eficiencia puntual o eficiencia local: Es similar a la eficiencia de Murphee con la diferencia de que esta aplica solo a una región del plato. Aunque ésta es de gran interés teórico rara vez se utiliza en la práctica ya que requiere el conocimiento de las variaciones de la composición de líquido a través del plato y la integración de las eficiencias puntuales sobre el plato entero.

1. ¿Qué es la eficiencia de Murphree? Muestre en un esquema del plato las corrientes involucradas en la definición de la Eficiencia de Murphree.

Esta se aplica a un solo plato y se define como la relación del cambio real de composición promedio de vapor que sale de un plato entre el cambio de la composición promedio si los vapores salen del plato están en equilibrio con el líquido que sale del mismo, ésta debe ser evaluada para cada plato.

La eficiencia de Murphree permite conocer el grado de separación real que se está obteniendo en la columna y está definida como:

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Donde:

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La eficiencia de Murphree es el cambio de la composición del vapor de un plato hacia el siguiente, entre el cambio que habría ocurrido si el vapor estuviera el equilibrio con el líquido que sale del plato.

1. En un diagrama de equilibrio xy muestre la eficiencia de Murphree basada en el vapor.

Aunque la eficiencia de Murphree está definida en términos de las concentraciones de vapor, resulta difícil tomar muestras confiables de esta fase, por lo que se toman muestras del líquido en los platos, entonces se calcula la eficiencia a partir de las composiciones de este muestreo, otra opción es determinar las composiciones del vapor mediante un diagrama McCabe-Thiele

En la figura, el triángulo abc representa el plato ideal y el triángulo cde el plato real. Puede comprobarse que el vapor representado por bc es sustituido por el vapor menos rico en el componente volátil dado por ce. Así la eficiencia de Murphree se calcula como la relación bc/ce [pic 6][pic 7][pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13]

[pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35]

[pic 36]

Yn=Concentracion actual del vapor que deja en el plato n

Yn+1=Concentracion actural del vapor que llega al plato n

Y*n=Concentracion del vapor an el equilibrio que bajo del plato n

1. Efectúe una discusión de las variables que afectan el valor de la eficiencia del plato.

- Velocidad del vapor: La eficiencia del plato aumenta con el incremento en la velocidad superficial de vapor (basada en el área total del plato), alcanza un valor aproximadamente constante en un ranfo de velocidades (0.3 a 0.6) correspondientes a una operación normal aceptable y al seguir aumentando la velocidad la eficiencia disminuye.

- Espaciamiento del plato: Debido al arrastre que se produce, el espaciamiento está relacionado a la velocidad superficial del vapor. Para pequeños espaciamientos la eficiencia disminuye si la velocidad del vapor es mayor que el valor permitido de inundación.

. Longitud del camino del líquido: Si la longitud es grande se establece un gradiente de concentración de líquido bastante apreciable y la eficiencia de Murphree se hace mayor que la eficiencia puntual. En general, si el camino de líquido se incrementa, la eficiencia total de la columna se incremente, si el incremento en la longitud es de 10 a 15 ft la eficiencia de la columna incrementa de un 20% a un 40%

1. Investigar en la literatura el procedimiento del AICHE para determinar la eficiencia de plato y cómo afecta la tensión superficial a la eficiencia del plato.

El modelo desarrollado para el análisis y predicción de las eficiencias incluye primero tomar en cuenta las velocidades de transferencia de masa en fase líquida y fase gaseosa, así como calcular un número de unidades de transferencia globales de a fase vapor en la dirección vertical en cualquier punto dentro de la bandeja de contacto. Este número de unidades de transferencia después se convierte en una eficiencia puntual por el uso del modelo de Murphee para burbujas ascendentes a través de un líquido bien mezclado. Los cambios en la composición del líquido a través de la bandeja y la eficiencia puntual son convertidos a eficiencia de vapor de Murphee de la etapa completa. Finalmente, los efectos de arrastre son estimados para convertir la eficiencia de vapor de Murphee en eficiencia aparente, que es la que se usa si no hay otros efectos a considerar.

Método de Predicción de Eficiencias de Platos del A.I.C.H.E.

1. Se predice un valor para (NTU)G de la fase gaseosa

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Donde (NUT)G = Numero de unidades de transferencia de masa para la fase gas, Nsc es el número de Schmidt de la fase gaseosa; W es la altura de la presa de salida, 1.5 in^[1]; F, factor definido como el producto de la velocidad del gas, pies3/(s)(pies2 de área de borboteo del plato) y la raíz cuadrada de la densidad del gas, lb/pies3; y L es el caudal mojado del líquido, gal/(min)(pie de anchura promedio de la columna).

Para poder calcular F tenemos la siguiente ecuación:

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