UNEFM TECNOLOGÍA OPERACIONES UNITARIAS II

1. CURSO: SIMULACIÓN DE
PROCESOS CON EL SOFTWARE
PRO-II Y DISEÑO AVANZADO
DE TORRES DE DESTILACIÓN.
Punto Fijo, Noviembre del 2015
Facilitador:
- MSc. Quintero Reyes, Ramón
Universidad Nacional Experimental
“Francisco de Miranda”

2. MSc. Ramón Quintero
Simulación de torres de destilación:
- Shortcut para las etapas teóricas de operación y sus
aplicaciones.
- Simulación “Distillation”, platos reales.
- Simulación de columnas de destilación empleando las
herramientas “sizing y rating” para hidráulica de la torre.
- Evaluación plato a plato y riesgos de inundación, arrastre de
líquido y platos muertos.
- Pumparound para mejorar el perfil térmico de una columna.
- Uso de controladores para mejorar la operación de una
columna.
- Análisis de sensibilidad con la herramienta «Caso Estudio»
- Optimizador de proII.
CONTENIDO SINÓPTICODEL CURSO:
Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”

3. Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”
Tipo de Proceso Paquete Termodinámico recomendado
Deshidratación de TEG PR
Acuoso ácido Sour PR
Procesamiento de gas criogénico PR, PRSV
Separación de aire PR, PRSV
Torres atmosféricas de crudo PR y sus variantes, Grayson Streed (GS)
Torres a vacío PR y sus variantes, GS, Braun K10, Esso
Torres de etileno Lee Kesler Plocker
Sistemas con alto contenido deH2 PR, Zudkevitch-Joffee (ZJ), GS
Reservorios PR y sus variantes
Sistemas de vapor ASME Steam, Chao Seader, GS
Inhibición de hidratos PR
Productos químicos Modelos de actividad, PRSV
Alquilación de HF PRSV, NRTL
Hidrocarburos-agua (alta
solubilidad del agua en HC)
Kabadi Danner
Separaciones de hidrocarburos PR, SRK
Aromáticos Wilson, NRTL, UNIQUAC
Hidrocarburos sustituidos (cloruro
de vinilo, acrilonitrilo)
PR, SRK
Producción de éter (MTBE, ETBE,
ter-amil metil eter TAME)
Wilson, NRTL, UNIFAC
Plantas de etilbenceno / estireno PR, SRK o Wilson, NRTL, UNIFAC (según la
tecnología de producción)
Producción de ácido tereftálico Wilson, NRTL, UNIQUAC
Planta de amoníaco PR, SRK
MSc. Ramón Quintero

4. Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”
MSc. Ramón Quintero
SHORTCUT
Método Fenske – Underwood y
Gilliland, el cual determina el nº de
etapas mínimas requeridas para la
operación, el reflujo mínimo y de
operación y el plato de alimentación.
1.- Componentes Clave: Son aquellos compuestos para los que se especifica la
separación, es decir, quienes delimitan la distribución de destilado y fondo.
Componente Clave ligero (LK) Componente Clave pesado (HK)
Es el más volátil de ambos ó el más
pesado entre los componentes livianos
Es el menos volátil de ambos ó, el más
volátil de los pesados

5. Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”
MSc. Ramón Quintero
2.- Presión en la columna
a) Si PD < 1,5 MPa (215 Psia) se usa un condensador total y utiliza agua
como refrigerante.
b) Si PD > 1,5 MPa ya no se puede utilizar un condensador total y se calcula
la presión de rocío del destilado.
Columnas atmosférica y de
sobrepresión
Columnas a vacío
Se asume una caída de presión de 0,1
Psi (0.7 KPa) por cada plato
Se asume una caída de presión de 0,05
Psia (0.35 KPa) por cada plato
3.- FENSKE - Número mínimo de etapas de equilibrio
requeridas
El Nmin es independiente de la condición térmica de la alimentación y
sólo depende del grado de separación deseado y de la volatilidad relativa
𝑁𝑚𝑖𝑛 =
𝐿𝑛
𝑋𝐿𝐾
𝑋𝐻𝐾 𝐷𝑒𝑠𝑡𝑖𝑙𝑎𝑑𝑜
∗
𝑋𝐻𝐾
𝑋𝐿𝐾 𝐹𝑜𝑛𝑑𝑜
𝐿𝑛 ∝𝐿𝐾
𝐻𝐾 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜

6. 1.- Se desea fraccionar la siguiente corriente de proceso:
Componentes Fracción molar
n- propano 0,05
Iso- butano 0,10
n- butano 0,30
Iso – pentano 0,25
N – pentano 0,30
La mezcla entra en su punto de burbuja a 140 Psia para obtener
no más de 7,5% de n – pentano en el destilado y no más de 8% de
n – butano por el fondo. La torre dispone de un condensador total
y el reflujo regresa en su punto de burbuja.
Determinar:
- Número mínimo de platos ideales
- Composición del producto
- Cargas térmicas en la torre
- Relación de reflujo mínimo para un R = 2,6
MSc. Ramón Quintero
Universidad Nacional
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“Francisco de Miranda”

7. MSc. Ramón Quintero
DISTINTAS FORMAS PARA SOLICITAR LAS ESPECIFICACIONES DE
LAS CORRIENTES
Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”

8. MSc. Ramón Quintero
Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”
¿QUÉ HACER CUANDO SE DESEAN HACER CÁLCULOS
TEÓRICOS EN TORRES CON MÚLTIPLES ALIMENTACIONES?
¿PARA QUÉ SOMOS INGENIEROS DE PROCESOS? HAY QUE INGENIÁRSELAS.
2.- Una torre fraccionadora de nafta se utiliza para escindir nafta ligera
(LVN) de nafta pesada (HVN). El punto de corte de la LVN al 95% v/v es de
230 ºF y el punto de corte de la HVN al 90% v/v es de 330 ºF.
% Destilado Temperatura (ºF)
1 179
5 207,5
10 216
20 225,3
30 234,1
40 242,4
50 252,1
60 262,4
70 272,7
80 288,3
90 309,4
95 330,1
99 359
60 ºAPI, 12780 lb/h para
cada alimentación

9. MSc. Ramón Quintero
Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”
OPTIMICEMOS EL PERFIL DE TEMPERATURA DE LA TORRE
1.- Plato crítico en la columna.
2.- Pumparound ó controlador.
3.- ¿Qué ocurre con el duty del
condensador o rehervidos?
4.- Que opción se tomaría.
Vamos a llevar la temperatura del plato 12 a 295 ºF

10. Algoritmo Ventajas Desventajas
Inside-Out
Rápida convergencia.
Insensible a estimaciones
iniciales.
Se puede utilizar con
rehervidores termosifón.
Sólo se permite una fase
líquida dentro de la
columna.
No se permiten
pumparounds.
Difícil resolver sistemas
altamente no ideales.
Sure
Permite dos fases líquidas
Permite pumparounds
Sensible a estimaciones
iniciales
No permite rehervidor
Chemdist
Permite dos fases líquidas
Sistemas altamente no
ideales.
No permite pumparounds
Sistemas termodinámicos
basados en coeficiente de
actividad.
Enhanced IO
Permite dos fases líquidas
Permite pumparounds
No es recomendable para
sistemas altamente no
ideales.
MSc. Ramón Quintero
Algoritmos para el cálculo de las etapas de equilibrio y las
especificaciones de la torre
Universidad Nacional
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“Francisco de Miranda”

11. Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”
MSc. Ramón Quintero
Componentes Fracción molar
Metano 0,0022
Etileno 0,30
Etano 1,061
Propileno 63.827
Propano 34.374
1,3 Butadieno 0,00246
Butano 0,40820
Acetileno 0,0000437
Propino 0,005
3.- Evaluar la deetanizadora de PROFALCA
Entra como líquido
saturado a 67 ºC .
Flujo de 45833 Lb/h
Especificaciones:
1.- No más de 5% por el
tope de propano.
2.- 0,01 ppm de etano por
el fondo.
3.- R/Rmin = 2.5
4.- Presión de tope = 28.2
bar
Zona de enriquecimiento: campana de burbujeo
Zona de agotamiento: platos tipo válvula
Espaciado de 45 cm
Caso estudio
Modificar flujo de alimentación
Temperatura y reflujo

12. MSc. Ramón Quintero
Tipos de platos utilizados para el diseño y la evaluación de torres
de destilación.
1.- Platos perforados (Sieve)
Son los platos más sencillos y
no permiten un óptimo
contacto entre las fases.
Actualmente muy poco en uso.
2.- Campana de burbujeo
(CAP)
Son los mas utilizados. Evitan
el arrastre de líquido en la
columna y mejoran el contacto
líquido - vapor.
3.- Platos de válvula (valve)
Su construcción consiste en un
agujero donde encima hay una
válvula, la cual se eleva con el
paso del corriente líquido.
Universidad Nacional
Experimental
“Francisco de Miranda”

13. CARACTERIZACIÓN ASSAY (CURVAS DE DESTILACIÓN)
% Destilado Temperatura (ºF)
2 179
5 207,5
10 216
20 225,3
30 234,1
40 242,4
50 252,1
60 262,4
70 272,7
80 288,3
90 309,4
95 330,1
98 359
Caracterización de crudos y
combustibles
Primer análisis de calidad
para hidrocarburos y
combustibles (livianos y
pesados)
Sirve para verificar la
eficiencia de las unidades de
refinación
D86 método
estándar para la
destilación de
petróleo.
D1160 método
estándar para la
destilación de petróleo
a presiones reducidas.
MSc. Ramón Quintero
D2887 destilación
simulada.

14. Universidad Nacional Experimental
“Francisco de Miranda”
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!!
¨La creatividad es más importante que
el conocimiento¨.
Albert Einstein