Operación y control básico de columnas de destilación

Fraccionamiento: Operación y Control básico
Facilitador: Ing. Zoraida J. Carrasquero MSc. 2022
Generalidades.
La destilación es el método de separación más común en la
industria. El control del proceso de destilación afecta las
calidades de los productos, la producción y al consumo. De allí,
es importante disponer de técnicas prácticas para el desarrollo
de sistemas de control que permitan una operación eficiente y
segura de las columnas de fraccionamiento.
El control de las columnas de destilación constituye un reto
porque estos procesos suelen ser multivariables e
inherentemente no lineales. Tienen muchas restricciones y
están sujetos a grandes y frecuentes perturbaciones.
La mejora en el control de las columnas de destilación tiene un
fuerte impacto económico en las unidades de procesos. Y sus
potenciales beneficios se derivan del aumento de la capacidad
de producción, aumento en la recuperación de productos más
valiosos y/o la reducción de consumos energéticos.
Un diagrama básico de una columna de destilación industrial
se muestra en la Figura 1. Se considera una columna de
destilación sencilla que separa dos productos, en el interior de
la misma los flujos de líquido y vapor se logra la circulación en
contracorriente mediante la entrada del reflujo externo por el
tope y por el rehervidor el cual genera el vapor requerido para
el proceso. La alimentación de incorporada en esta circulación
y delimita las zonas de rectificación y agotamiento localizadas
por encima y por debajo de la entrada de la alimentación,
respectivamente. El contacto de los componentes de la
alimentación a ser separados de acuerdo a su volatilidad toma
lugar sobre la superficie del plato. El rehervidor y el
condensador que no condensa totalmente los vapores de
tope, constituyen una etapa de separación extra.
Figura 1. Esquema básico de una columna de destilación
industrial. Fuente: IFP 2009.
En una operación normal, en el esquema de la Figura 1, el
condensador es total y en consecuencia el producto de tope o
destilado es más rico en los componentes más volátiles de la
alimentación y se obtiene en estado líquido. El producto de
fondo o residuo que contiene los componentes no volátiles o
componentes más pesados en el fondo de la columna.
Los equipos de instrumentación y control son completamente
convencionales. Estos incluyen:
• Un controlador de presión en el tope (PC)
• Un controlador de flujo de reflujo externo (FC)
• Un controlador de flujo en el rehervidor
• Un registrador de flujo (FR)
• Un medidor de temperatura con indicador o registrador (TI
o TR)
Tambor de reflujo
Tope de la columna
Zona de rectificación
Zona de agotamiento
Fondo de la columna
Entrada de la alimentación
Entrada y salida del fluido caliente en el rehervidor
• Dos analizadores (AR) usados para medir el contenido de
impurezas en cada uno de los productos.
Una configuración básica es el control del caudal de reflujo
externo y la entrada de calor al calderin a través del caudal de
fluido caliente. Esto implica que el destilado y el producto de
fondo salen de la columna sin control alguno. Esto se logra
subordinándolos a los niveles de líquido del tambor de reflujo
y en el fondo de la columna, respectivamente.
Los datos obtenidos por la instrumentación (temperatura,
presión, flujos, análisis, etc.) son usados para evaluar el
funcionamiento del proceso. Este estudio trata principalmente
de,
• Balances de materia en la columna
• Perfil de presión interno y control de presión
• Balance de energía y el calor del condensador y del
rehervidor
• Perfil de concentración y temperatura.
Balance de materia en la columna
En condiciones estables, la cantidad de materia que entra a la
columna es igual a la que sale.
Si el caudal molar (o másico) de la alimentación se denotan por
A, D y B, respectivamente, el balance de materia global,
A = D + B
Y el balance por componente,
Ai = Di + Bi
En consecuencia, la separación de una mezcla de “n”
componentes se obtendrán “n” ecuaciones de balance de
materia, de los cuales “n-1” son balances parciales y un
balance global.
En la práctica, las condiciones de operación de la columna
determinan los valores de D y B, que a su vez definen el punto
de corte de la alimentación, como se muestra en la Figura 2.

En ella se representa a la alimentación que entra a la columna
por un rectángulo con los diferentes componentes a, b, c, d,
e, y f que aparecen en orden de volatilidad decreciente. El área
de cada uno es proporcional a la concentración en la
alimentación. La separación del destilado y del producto de
fondo es representada por una línea horizontal que divide a la
alimentación en dos partes: los componentes volátiles o
livianos concentrados en el destilado y los componentes
pesdos en el residuo.
Figura 2. Punto de corte en la alimentación. Fuente: IFP 2009.
El punto de corte en la alimentación también puede expresarse
por la relación D/A, que es localizada en el límite entre los dos
componentes de la mezcla más difíciles de separar por su
cercanía en la volatilidad. En la Figura 2 se observa que el
punto de corte está ubicado en el límite de los componentes c
y d, siendo estos dos componentes los componentes clave.
Además, la separación depende de:
• La dificultad de la separación, que se caracteriza por el
intervalo de volatilidad entre los componentes clave
• El poder separador de la destilación.
En consecuencia, una línea de separación se apoya
horizontalmente en el punto de corte de la Figura 2. Esta línea
representa la composición real del destilado y del residuo, y
muestra cómo se distribuyen las impurezas en ambos
productos.
Estas dos líneas son una síntesis del resultado de la separación
y son muy útiles al analizar los cambios en la operación de la
columna. También, muestran como están distribuidos los
componentes en ambos productos. En la Figura 2, se observa
que a, e y f no están distribuidos en ambos productos y b está
presente en el residuo en muy poco proporción. Y los
componentes clave c y d se encuentran en ambos productos.
En las Figuras 3 y 4 se muestran el balance de materia en una
columna de separación para un hidrocarburo aromático y un
debutanizador, respectivamente.
La mezcla de aromáticos contiene benceno, tolueno y xilenos.
Este proceso de separación de aromáticos se diseñó para
separar el benceno por el tope con un alto grado de pureza.
Los componentes claves son el benceno y el tolueno. La línea
de separación indica que solo se distribuyen los componentes
clave, con pequeñas cantidades (trazas) de benceno en el
producto de fondo y de tolueno en el tope.
Figura.3. Balance de materia en una columna de separación de
hidrocarburos aromáticos. Fuente: IFP, 2009.
El proceso desbutanizador contiene una mezcla que tiene una
pequeña cantidad de hidrogeno e hidrocarburos ligeros desde
C1 a C11. En el tope se produce C4, gas, destilado en fase de vapor
y un destilado en fase liquida en el tambor de reflujo; y en el
fondo se obtiene un corte de gasolina C5+. Los componentes
clave son el n-Butano y el i-pentano. La línea de separación
indica que además de los componentes clave también se
distribuyen i-Butano y el n-Pentano.
Figura 4. Balance de materia de desbutanizador. Fuente: IFP,
2009.
Presión de operación para una columna de destilación.
Perfil de presión.
La presión de operación para una columna de destilación es
determinada por las condiciones que surgen después de la
condensación en el condensador o en el tambor de reflujo.
Bajo estas condiciones la presión de referencia es la presión de
vapor o presión de punto de burbuja del líquido destilado.

Además, la temperatura y composición del destilado
dependen principalmente
• La naturaleza de la mezcla que está siendo procesada, la
especificación de la separación y el correspondiente
balance de materia.
• La temperatura en el tambor de reflujo depende
principalmente de la temperatura del fluido de
enfriamiento que es usado en el condensador.
Con la separación requerida se determina la composición en
el destilado y la temperatura en el tambor es
aproximadamente 30 a 50 ᵒC bajo condiciones de diseño
donde el agua o el aire es usada como fluido de enfriamiento.
La temperatura del tambor puede ser más baja cuando se usa
un refrigerante. Esto es necesario cuando las temperaturas
críticas de los componentes en el destilado son más bajas que
la temperatura ambiente. Caso contrario, pueden ser más altas
si la presión de vapor en el destilado a temperatura ambiente
es más baja que la presión atmosférica. Generalmente, la
temperatura del tambor se mantiene ligeramente más alta que
la temperatura de ebullición normal para evitar operar en
vacío.
Basados en la presión de referencia que prevalece en el
tambor de reflujo, se crea el perfil de presión en la columna
que corresponde a las pérdidas de presión que ocurren
cuando el flujo de vapor fluye desde el rehervidor al
condensador. El valor de la caída de presión debido al
condensador y la línea de tope está en el rango de 200 a 500
mbars.
Operación del plato y caída de presión.
La caída de presión en los platos es la suma de la caída de
presión causada cuando el vapor fluye hacia el tope de la
columna a través de los platos. Este valor puede variar desde 3
a 20 mbars (condiciones de diseño), En la Figura 5 se observa
la circulación y el contacto de las fase vapor y liquido sobre
cada plato. La caída de presión es el resultado de:
• La ganancia de la velocidad del vapor en un área restringida
de la sección transversal en el área activa del plato (caída
de presión plato seco)
• La resistencia que ejerce la capa de líquido sobre el plato
(caída de presión relacionada al paso del vapor a través del
líquido).
En una columna industrial con geometría fija, la caída de
presión varía de acuerdo a los flujos de vapor y líquido que
circulan en la columna. En particular, cualquier incremento en
la carga hidráulica causa un incremento en la velocidad del
vapor y en el espesor de la capa de líquido sobre el plato. Estos
dos efectos tienen el mismo efecto, es decir incrementan la
caída de presión a través del plato.
Debe notarse que el diferencial de presión de un plato a otro
produce una carga hidráulica adicional en el bajante del plato
(downcomer). La altura total del líquido H sobre el plato
corresponde a la suma de las siguientes alturas:
• Altura del vertedero (30 a 70 mm por diseño) hb.
• Altura del líquido sobre el vertedero, e: que depende del
flujo de líquido.
• Altura del líquido debido a las restricciones de la sección
transversal para el líquido cuando este entra al plato (caída
de presión en el giro del tubo en U) hpL.
• Altura del líquido debido a la caída de presión de vapor, hpV.
Figura 5. Esquema de flujos internos de vapor y líquido en el
plato. Tomado de IFP, 2009
A condiciones normales de operación, la altura de líquido, H,
es determinada en el líquido claro y es localizada en el punto
medio entre dos platos. Por lo general, el espaciamiento entre
dos platos es alrededor de 40 a 70 cm.
Esta altura H varía con las condiciones de operación, y puede
llegar a alcanzar el nivel del plato superior cuando los flujos de
líquido y vapor son altos. Esto corresponde al inicio de la
inundación y es perjudicial para la operación normal de la
columna. A altas cargas de vapor, las gotas de líquido son
desplazadas hacia el plato superior, debido a que no tiene
tiempo suficiente para asentarse en el líquido del plato. Este
arrastre adicional de líquido contribuye a la inundación del
plato (inundación por vapor).
Otra causa de inundación son los altos flujos de líquido, el
líquido no fluye y eventualmente cae por el bajante, En la
Figura 6 se muestran estos dos tipos s inundación. Es
importante mencionar que la inundación es debida a ambos
excesos de líquido y vapor a la vez.
Figura 6. Comparación de la operación normal del plato y con
flujos de vapor y líquido en exceso. Tomado de IFP, 2009.

Control de presión.
La mayoría de los sistemas de control de columnas de
destilación, ya sean convencionales o avanzados, asumen que
la columna opera a presión constante. Las fluctuaciones en la
presión de operación dificultan el control y degradan el
funcionamiento de estas unidades. Las variaciones de la
presión modifican los caudales y velocidades de paso de los
vapores y alteran el perfil de temperatura de las columnas.
Como ya se mencionó anteriormente, cuanto menor es la
presión mayor es la volatilidad relativa de los productos que se
quieren separar y, por tanto más fácil es la separación
(requiere menor aporte energético en el rehervidor) y por esta
razón se permite que en muchos casos se permite que la
presión fluctué de forma que sea tan baja como sea posible
para minimizar el consumo de energía. Lo más importante es
evitar que la presión cambie bruscamente, ya sea hacia arriba
o hacia abajo. Las bajadas bruscas de presión pueden provocar
la separación instantánea (flashing) del líquido en los platos,
por lo que la excesiva velocidad de vapor puede inundar la
columna. El incremento de la presión puede causar la
condensación del vapor, provocando bajas velocidades de
vapor que originan el vaciado de los platos.
El control de la presión se realiza casi siempre actuando sobre
la capacidad de condensación (P ↔ QC), sin embargo en
ocasiones, columnas a condensación total se puede inundar el
acumulador de cabeza convirtiendo el sistema 4x4 en que ha
desaparecido el nivel del acumulador de cabeza (LCc) como
variable controlada y la capacidad de condensación (QC) como
variable manipulada. En estas configuraciones el control de la
presión se hace manipulando el destilado (D) o el reflujo (L).
En general la presión de la columna se controla:
• En el tope de la columna
• Tambor de reflujo
• Sobre un plato en particular
• Fondo de la columna
Las variables que generalmente se deben controlar:
• La composición del producto de tope
• La composición del producto de fondo
• La presión de trabajo de la columna
• El nivel del acumulador de tope
• El nivel del acumulador de fondo
Las dos primeras nos aseguran la calidad de los productos,
mientras que las otras tres variables están relacionadas con la
estabilidad de la operación asegurando que se cumplen los
balances de materia y energía.
Las variables que se pueden manipular en la columna son:
• El caudal de destilado, D
• El caudal de reflujo, L
• El caudal de fondo, B
• El vaporizado, V (normalmente se manipula el aporte
de calor en el rehervidor)
• La capacidad de condensación en el condensador, QC.
Las perturbaciones más habituales en este tipo de columna
son:
• Caudal de carga, F
• Composición de la carga, xF.
Existen un gran número de sistemas de control de presión que
pueden clasificarse en dos tipos principales de acuerdo a la
variable a controlar:
• Ajustando el calor de condensación
Actuando sobre el fluido de enfriamiento
Variando el área de transferencia de calor en el sector
de condensación.
• Ajustando las condiciones del tambor de reflujo por salida
de gas.
Bypass caliente, salida de gas.
Actuando sobre el calor del condensador. Actuando sobre el
fluido de enfriamiento.
La válvula de control modifica el caudal de agua de
enfriamiento o de fluido refrigerante (ver Figura 7). Si se usa
un condensador de enfriamiento por aire se cambia la
velocidad del ventilador o la inclinación de las paletas. El
líquido del acumulador de reflujo se encuentra en su punto de
burbuja. Los cambios en la temperatura del refrigerante se
compensan con el controlador de presión. Este método
requiere que la condensación sea total. No es un método muy
utilizado cuando el fluido de enfriamiento es agua porque al
estrangular el paso de agua se facilita el ensuciamiento del
condensador.
Figura 7. Diagrama de control por manipulación del
enfriamiento.
Variando el área de transferencia de calor en el sector de
condensación.
El condensado inunda el condensador para varia el área de
transferencia de calor. El reflujo esta subenfriado. Si hay gas
inerte presente, el condensador se debe montar
horizontalmente para permitir el venteo. Controlando la

descarga de condensado se ajusta el área requerida para la
condensación.
Figura 8. Diagrama de control al variar el área de transferencia
de calor en el sector de condensación. Fuente: IFP, 2009.
Ajustando las condiciones de reflujo.
En este sistema, no hay acción sobre el condensador, su
eficiencia se debe al caudal del fluido frio y cualquier grado de
ensuciamiento. Dependiendo de su desempeño, la acción
correctiva requerida se toma aguas abajo del tambor de
reflujo, como se observa en la Figura 9.
• En condiciones de presión baja (cuando el
condensador es bastante eficiente), se produce una
reposición de vapor al desviar el condensador o se
implementa la gasificación con gas exterior (Ver
Figura 10).
• A presiones altas (cuando el condensador no es lo
suficientemente eficiente) se realiza la
desgasificación (Ver Figura 10)..
Figura 9. Esquema de control básico de columna de destilación,
ajustando las condiciones de reflujo. Tomado de IFP, 2009.
En ambos casos, si el condensador es bastante eficiente, la
gasificación compensa la presión de vapor inadecuada del
líquido del tambor. Se dice que el líquido esta subenfriado y
este subenfriamiento depende de la temperatura de
funcionamiento del tambor, y puede causar perturbaciones en
el buen funcionamiento a través del reflujo.
Figura 10. Tipo de sistema que usa gasificación o
desgasificación. Tomado de IFP, 2009.
Control de la carga del rehervidor
El sistema de control del rehervidor en una columna de
destilación depende del tipo de rehervidor y la naturaleza del
medio de calentamiento.
Se puede hacer una distinción entre:
• Rehervidores que usan vapor o un fluido gaseoso que
condensa. El calor transmitido por el rehervidor es
proporcional al flujo de vapor que se alimenta al mismo.
(ver Figura 11). ∗
• Rehervidores con líquido caliente donde la cantidad de
calor transferido depende de la diferencia de temperatura
promedio entre el fluido hirviente y el fluido hirviendo, es
decir no es proporcional a la velocidad de flujo del líquido
caliente (Ver Figura 12)
• Calentadores a fuego directo. En estos rehervidores la
cantidad de calor transferida puede regularse por el flujo
de líquido que es alimentado al horno y por su temperatura
a la salida del horno.
.
Figura 11. Rehervidor con liquido caliente. Fuente: IFP,
2009.
Figura 12. Sistema de control en rehervidores con liquido
caliente. Fuente: IFP, 2009.

Perfiles de composición y temperatura.
Los perfiles varían sobre la relación D/F (corte) y de V/F (aporte
de energía) o S (separación), la cual es directamente
proporcional al aporte de energía. Este análisis está basado en
que la presión es contante ya que se controla manipulando el
caudal de refrigerante; por lo tanto solo quedan dos variables
manipuladas que pueden ser D o D/F y V o V/F:
Si se aumenta el corte para un aporte de energía constante, se
obtiene un mayor caudal de destilado, lo que hace que su
pureza disminuya mientras que la del producto de fondo
aumenta. Si disminuye ocurre el efecto contrario (Ver Figura
13).
Si se mantiene constante el corte y se aumenta el aporte de
energía, la pureza de ambos productos aumenta; ocurriendo
lo opuesto si se disminuye (ver Figura 13).
Figura 13. Distribución de los componentes livianos y pesados
en función del corte y aporte de energía.
El punto de operación de la columna se obtiene combinando
las curvas D/F y S, como se indica en la Figura 14.
Donde YP es la fracción de impurezas en el destilado, XP es la
fracción de impurezas en el producto de fondo, ZP es la fracción
de impurezas en la alimentación que va hacia el destilado y ZL
es la fracción de impurezas de la alimentación que se va al
producto de fondo.
Si solo se requiere controlar la pureza de uno de los dos
productos basta con manipular S o D/F, mientras que la otra
permanece constante,
Figura 14. Representación de impurezas en el destilado y en
producto de fondo en función del corte y aporte de energía.
Este perfil es de gran ayuda a la hora de controlar la pureza de
los productos, ya que generalmente la composición suele ser
complicada y lenta de medir, mientras que la temperatura
ofrece una medición rápida y simple que al estar relacionada
con la composición en cada etapa de la columna facilita el
control de la misma.
Se dispone de una serie de criterios basados en el estado en
régimen permanente de la columna que dan una información
efectiva para seleccionar que etapa es la mejor para medir la
temperatura que luego se utilizara para controlar la
composición de un producto. <a continuación se mencionan
algunos de ellos (Luyben, 2006):
• Criterio de la pendiente. Consiste en seleccionar la etapa
donde ocurre el mayor cambio de temperatura de una
etapa a otra. Para ello se representa el perfil de
temperatura y se examina como varia la pendiente del
perfil a lo largo de las etapas, buscando aquella que
presente la mayor pendiente. La región en que se producen
grandes cambios de temperatura de una etapa a otra se
caracteriza porque en ella cambian las composiciones de
los componentes importantes. Manteniendo la
temperatura constante en esta etapa se consigue fijar el
perfil de composición de la columna.
• Criterio de sensibilidad. Consiste en localizar la etapa
donde ocurre el mayor cambio de temperatura para un
determinado cambio en una variable manipulada
manteniendo constantes el resto. Dividiendo ese cambio
de temperatura entre el cambio de la variable manipulada,
se obtiene su ganancia estática. La etapa que presente una
ganancia más elevada será la más sensible a los cambios y
por ende la más adecuada para ser controlada. Este
procedimiento se repite para cada variable manipulada.
• Criterio de la descomposición del valor singular (SDV). Con
las ganancias calculadas anteriormente se puede construir
una matriz con tantas filas como numero de etapas y tantas
columnas como variables manipuladas. Esta matriz se
descompone con programas matemáticos en tres matrices
. De las tres interesa quedarse con la matriz U,
compuesta por tantas columnas como variables
manipuladas se hayan elegido para el estudio y tantas filas
como etapas hay en la columna. Los elementos de la matriz
se pueden representar en una gráfica frente a las etapas de
la columna, resultando que las etapas con un mayor valor
de U son las más indicadas para ser controladas de manera
eficaz, ya que son las más sensibles a las variaciones en las
variables manipuladas.
En general el perfil de temperatura decrece en forma uniforme
desde el vaporizador hasta el condensador, se parece al
comportamiento de sistemas binarios. En la Figura 15, que
muestra el perfil de temperatura del Benceno-Tolueno y
Cumeno, se observa la las mesetas comienzan a formarse

donde hay poco cambio de temperatura entre las etapas.
Cuando hay una gran cantidad de etapas, estas mesetas
pueden ser bastantes pronunciadas. Representan puntos de
estricción en las columnas,
Figura 15. Perfil de temperatura para destilación Benceno –
Tolueno y Cumeno. Fuente: Wankat, 2012.
En la Figura 16 se muestra el perfil de composición de la
separación de Benceno-Tolueno-Cumeno, obtenido mediante
un simulador comercial. En esta separación se requiere
recuperar el 99% del Benceno por el tope, así el benceno es el
clave ligero y el siguiente componente en orden de volatilidad
decreciente será el clave pesado, Tolueno. Y por ende el
cumeno es el componente no clave pesado. Al seguir la curva
del benceno se observa que su composición es muy baja cerca
del vaporizador y va aumentando en forma uniforme hasta
llegar al condensador total. Es en esencia el mismo
comportamiento del componente más volátil en una
destilación binaria.
Como el cumeno es el componente no clave pesado, se supone
que debería salir por el fondo de la columna. En la Figura 16 se
observa que esto es realmente cierto, ya que
aproximadamente la concentración de cumeno en el tope es
2,45x10-8
.
Figura 16. Perfil composición de fase liquida para la destilación
del benceno-tolueno –cumeno. Fuente Wankat, 2012.
Comenzando desde el vaporizador la composición del cumeno
decrece con rapidez y después se nivela en un valor meseta
hasta la etapa de alimentación, por encima de la etapa de
alimentación la composición el cumeno decrece rapidamente.
Fracción de cumeno disminuye arriba del vaporizador porque
es el componente no clave pesado, menos volátil. Como hay
una gran cantidad de cumeno en la alimentación, debe haber
una concentración finita en la etapa de alimentación.
El perfil concentración para el tolueno se puede explicar al
observar que pares binarios están destilando en cada parte de
la columna. En el vaporizador y en las etapas 1 y 2 hay muy
poco benceno y la separación es entre el clave pesado y el no
clave pesado. En esas etapas la concentración del tolueno
aumenta al subir por la columna porque el tolueno es el
componente más volátil de los dos compuestos que se
destilan. En las etapas 3 a 10 la composición del cumeno se
nivela. Entonces la destilación es entre el clave ligero y el clave
pesado. Ahora el tolueno es el componente menos volátil y su
concentración disminuye al subir por la columna. Esto causa el
máximo primario en la concentración del clave pesado en la
etapa 3. Por encima de la etapa de alimentación, etapas 11, 12
y 13 la concentración del cumeno baja rapidamente. La
principal destilación vuelve a se entre el clave pesado y el no
clave pesado. Como el clave pesado es el más volátil
(temporalmente) de esos componentes la concentración
aumenta al subir por la columna y llega a un máximo. en la
etapa 12. Después de la etapa 12 hay muy poco cumeno
presente y separación principal es entre el benceno y tolueno.
Así, la concentración de tolueno disminuye al continuar
subiendo hasta el condensador.
Perfiles de flujo
• Perfiles teóricos con flujos molares contantes.
Estos perfiles teóricos estándar de los flujos molares vapor
y líquido de una columna de destilación se muestran en la
Figura 17
Figura 17. Perfiles estándar de flujos de vapor y
líquido en una columna de destilación. Tomado de
IFP, 2009.
Estos perfiles se basan en la hipótesis de Lewis
Calor de vaporización y condensación constantes

Cada mol vaporizado es reemplazado por un mol
condensado.
El flujo molar de las fases vapor y liquida
permanecen constantes en cada zona de la
columna.
La condensación y vaporización se produce en cada
plato, esto supone que el calor molar de
vaporización permanece constante sea cual sea la
composición.
El flujo molar del reflujo interno en la zona de rectificación es
un poco más alto que el flujo molar del reflujo externo. Esto
corresponde a una cantidad de líquido condensado que es
mayor que la cantidad que fue vaporizada,
El reflujo externo no se introduce en la columna como líquido
saturado sino como líquido subenfriado. Esto es debido a que
la presión en el tope de la columna es más alta que la presión
del tambor del reflujo. Como resultado, incluso si el reflujo
externo es un líquido saturado en el tambor de reflujo, en la
parte superior de la columna se encuentra en estado de líquido
subenfriado.
En el punto de entrada de la alimentación se aparece una
discontinuidad en la circulación de los flujos de vapor y líquido,
que es lo que define las dos zonas de la columna.
La zona de rectificación se caracteriza por:
• Una relación < 1
• Una diferencia V – L constante en la zona de
rectificación e igual al flujo de destilado
Y la zona de agotamiento por:
• Una relación > 1
• Una diferencia L’ – V’ que es constante e igual al flujo
del residuo.
Reflujo interno
Los perfiles reales muestran discontinuidades entre el reflujo
externo (Lo) y el reflujo interno (L). Estas son debidas al
subenfriamiento del reflujo externo. Variaciones en la
temperatura en el tambor de reflujo puede causar cambios en
la circulación del líquido interno a un reflujo externo dado. En
estos casos, es ventajoso implementar un sistema de control
en el reflujo interno (ver Figura18).
Usualmente se emplea la siguiente ecuación para el cálculo
del flujo del reflujo interno
1 + ∆
Dónde: L: flujo de reflujo interno
Lo: Flujo de reflujo externo
∆T: temperatura del tope de la columna – temperatura del
tambor de eflujo
k: constante que se determina dependiendo las características
del proceso.
Figura 18. Sistema de control de reflujo interno,
Puede notarse que cuando la temperatura del tambor
disminuye, este sistema causa una reducción en el reflujo
externo para mantener el reflujo interno constante. En
contraste, el mismo comportamiento es previsible cuando la
temperatura en el tope aumenta
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