Procesos Industriales

TEMA 1. MÉTODOS APROXIMADOS PARA EL CÁLCULO DE

OPERACIONES DE SEPARACIÓN DE MEZCLAS

MULTICOMPONENTES

1. INTRODUCCIÓN Y PROBLEMA

La destilación es el principal método para la separación de mezclas, frente al

cuál deben ser contrastados todos los demás. El predominio de la destilación

sobre otras operaciones unitarias de separación de mezclas, a pesar de su baja

eficiencia termodinámica, obedece a dos razones fundamentales, una de tipo

cinético y otra de tipo termodinámico. Desde el punto de vista cinético, se trata

de la operación que permite la mayor velocidad de transferencia de materia, y

desde el punto de vista termodinámico, hay que destacar que otras operaciones

unitarias presentan una eficiencia todavía menor. Por otro lado, muchas de las

operaciones de separación que implican cascadas de etapas de equilibrio se

resuelven mediante la aplicación de los métodos de simulación o de diseño

desarrollados para la rectificación.

Tradicionalmente, el estudio de la rectificación se aborda diferenciando entre el

caso de las mezclas multicomponentes y las binarias. Esto se justifica, en

primer lugar, por el hecho de que los métodos gráficos, que resultan tan útiles

en el diseño de procesos de destilación de mezclas binarias, no pueden

aplicarse en el caso de mezclas multicomponentes, donde por tanto es

necesario el desarrollo de métodos algebraicos diferentes. Además el

planteamiento del problema también es diferente ya que el número de

variables que se puede especificar permite que en el caso de las mezclas

binarias sea posible llegar a conocer con exactitud cuál va a ser la composición

de los productos deseados, mientras que en el caso multicomponente, sólo se

podrá conocer la composición de los dos componentes clave que se pretende

separar. Por tanto no serán directamente aplicables los criterios en que se

basan los métodos clásicos de Ponchon-Savarit o de McCabe-Thiele, que

deberán ser modificados o sustituidos por otros. Esta es una situación común

para todos los procesos de separación en los que el equilibrio entre las fases

implicadas no pueda representarse gráficamente en un plano (equilibrio líquidovapor

en mezclas de más de 2 componentes, equilibrio líquido-líquido en

mezclas de más de tres componentes y equilibrio líquido-gas donde se reparte

más de un componente), aunque como ya se ha dicho, se suele considerar

como referencia el caso líquido-vapor.

Aunque se dispone de métodos rigurosos para la simulación o el diseño de

operaciones de rectificación multicomponente desde los años 30, la resolución

de estos problemas se abordó primero, de forma aproximada,

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