trabajo realizado en un caso de estudio de 10 torres de destilacion en este caso se hablara de la torre AB/C

1. UNIVERSIDAD POLITECNICA DE TLAXCALA
INGENIERIA QUIMICA
DESTILACIÓN- ABSORCIÓN
I.Q. EMMANUEL TOLAMATL LÓPEZ
CASO DE ESTUDIO DISEÑO DE TRENES
OMAR MORALES PLUMA
TEPEYANCO TLAX; A 22 DE ABRIL DEL 2016.

2. OBJETIVO.
 Separar una mezcla de varios componentes aprovechando sus distintas
volatilidades, o bien separar los materiales volátiles de los no volátiles.
 Simular la separación de una mezcla multicomponentes con el simulador
Aspen Plus ®

3. INTRODUCCIÓN.
DESTILACIÓN:
 Separación de los componentes de una mezcla
debido a la diferencia de volatilidad entre las
sustancias que la forman una columna de destilación
está formada habitualmente por una carcasa
cilíndrica, un condensador y un hervidor.
 En el interior de la carcasa se suele disponer un
relleno o una serie de platos para que la separación
se lleve a cabo de la mejor manera posible y de esta
manera se aumenta la eficacia.
 El hervidor proporciona la energía necesaria para
llevar a cabo la separación

4.  El condensador enfría el vapor para condensarlo y mejorar la eficacia de la
destilación, mientras que el acumulador de reflujo almacena el vapor
condensado para introducir una parte de este de nuevo a la columna como
reflujo.
 La alimentación de suele introducir en una de las etapas intermedias y a partir
de ahí se divide la columna en una sección de rectificación o enriquecimiento y
en una sección de agotamiento o empobrecimiento
 Normalmente es necesario realizar más de una etapa de destilación para
alcanzar la pureza requerida en los componentes destilados.

5. INTRODUCCIÓN A ASPEN PLUS ®
 Aspen es un simulador estacionario, orientado a la industria de proceso: química y petroquímica
 Modela y simula cualquier tipo de proceso para el cual hay un flujo continuo de materiales y
energía de una unidad de proceso a otra.
 La simulación con Aspen Plus permite predecir el comportamiento de un proceso a través del uso
de relaciones básicas de ingeniería, como balances de materia y energía, equilibrios químicos y de
fase y cinéticas de reacción.
 Aspen ofrece distintos modelos de columnas de destilación la columna DSTWU y la columna
Rad-Frac, de los cuales vamos a utilizar la columna DSTWU.

6. ELECCIÓN DEL MODELO TERMODINÁMICO
 Las propiedades mas empleadas son: coeficientes de actividad, de fugacidad,
entalpias, densidades, entropías y energías libres
 Se selecciona directamente el método que se quiere emplear, los mas usuales son:
NRTL, Wilson, Redlich-Kwong, UNIFAC, UNIQUAC.
 Se deben seleccionar según el tipo de componentes y condiciones de trabajo: Mezclas
ideales, hidrocarburos y gases de hidrocarburos, mezclas no polares, mezclas
altamente no ideales, mezclas polares, petróleo, etc.
 En el caso de nuestra mezcla, se ha elegido el modelo termodinámico de WILSON.
Este método se basa en los coeficientes de actividad y cambios de entalpias; además
de que se adapta perfectamente a los hidrocarburos.

7. CASO DE ESTUDIO.

8. DESARROLLO DE LA SIMULACIÓN
 Entre los modelos de columnas de destilación que ofrece Aspen Plus, vamos a estudiar dos modelos:
DSTWU y Rad-Frac
 DSTWU
 Esta diseñado para tener una corriente de alimentación y dos corrientes de salida.
 Realiza los cálculos utilizando los métodos Fenske, Gilliland’s y Underwood’s (FUG) para
determinar el numero de etapas y la relación de reflujo
 Se debe especificar la recuperación de los claves ligero y pesado
 La columna DSTWU calcula el numero de etapas mínimas y la relación de reflujo mínima
de la recuperación especificada.

9.  Primero se construye
una columna de
destilación DSTWU
 Se parte de la mezcla
de ABC, en la cual se
separa AB de C,
enviando el producto C
a los fondos y AB al
destilado

10.  Se pide especificar:
 El numero de etapas teóricas o la relación de reflujo = 1.1
 Presión en la torre y en el condensador: se fijan en 300 psia
 Recuperación de componente clave: cantidad de componente en el destilado
dividido por la cantidad de este en la alimentación.
 Clave ligero
 Clave pesado
 Especificación del condensador: Total

11.  Se obtienen los siguientes resultados:
 En la tabla se presentan los flujos
molares (Kmol/h)de la columna
DSTWU.
reflujo minimo 1.99037619
reflujo actual 2.17840381
numero de platos teoricos 16.9188749
numero de platos reales 26.6097717
plato de alimentacion 13.9730984
calor requerido para el rehervidor 2111511.54Btu/hr
enfriamiento requerido del condensador 4354502.56Btu/hr
temperatura del destilado 110.1313506C
temperatura de los fondos 155.9668089C
Balance de
materia Alimentación Destilado Fondos
A 100 99 1 Recuperación del 99%
B 150 1.5 148.5
C 150 0.000160267 149.9998
D 0 0 0
fluj_molar
Kmol/hr 400 100.5002 299.4998
kg/hr 25353.39 5841.413 19511.98
flujo total
Kmol/hr 319.4302186
𝑚

12.  Posteriormente se repite el proceso para la razón de reflujo de 1.2
reflujo minimo 1.99036617
reflujo actual 2.38845134
numero de platos teóricos 19.8289751
numero de platos reales 36.1970556
plato de alimentacion 18.9028504
calor requerido para el rehervidor 2394606.5 Btu/hr
enfriamiento requerido del condensador 4637597.52Btu/hr
temperatura del destilado 110.1313506C
temperatura de los fondos 155.9668089C
Balance de materia Alimentación Destilado Fondos
A 100 99 1
B 150 1.5 148.5
C 150 0.000160267 149.9998
D 0 0 0
flujo molar Kmol/hr 400 100.5002 299.4998
kg/hr 25353.39 5841.413 19511.98
flujo total domo Kmol/hr 340.5400374
Dc 32.80729883in

13. Relación de costos para ambos reflujos
costo x plato $1200
$de la columna 7663.61425$/año
CONDENSADOR
DT= 140.2364311
U 100Btu/h*ft^2*°F
Q 4354502.56Btu/h
Área 310.5115073ft^2
Costo 9000
Costo del
condensador 2160$/año
HERVIDOR
Qb= 2111511.54Btu/hr
U 80Btu/h*ft^2*°F
DT= 118.740256°F
Área 222.2826119ft^2
Costo $ 16000
Costo del
hervidor 3840$/año
Agua de enfriamiento
Costo anual total 3997.43335$/año
VAPOR DE CALENTAMIENTO
Costo Anual 14703.31629$/año
COSTO TOTAL
ANUAL 32364.36389$/año
costo x plato $1200
$de la columna 10424.75201$/año
CONDENSADOR
DT= 140.2364311
U 100Btu/h*ft^2*°F
Q 4637597.52Btu/h
Área 330.6984843ft^2
Costo 9000
Costo del condensador 2160$/año
HERVIDOR
Qb= 2394606.5Btu/hr
U 80Btu/h*ft^2*°F
DT= 118.740256°F
Área 252.0845268ft^2
Costo $ 17000
Costo del hervidor 4080$/año
Agua de enfriamiento
Costo anual total 4257.314523$/año
VAPOR DE CALENTAMIENTO
Costo Anual 16674.622$/año
COSTO TOTAL ANUAL 37596.68853$/año
R=1.1 R=1.2

14. Análisis de comparación
Análisis de comparación
R 1.1 1.2
n 26.6097717 36.1970556
Dc 32.05300723 32.8072988in
$de la columna 7663.61425 10424.752$/año
$del condensador 2160 2210$/año
Costo del hervidor 3840 4080$/año
Agua de enfriamiento 3997.43335 4257.31452$/año
VAPOR DE CALENTAMIENTO 14703.31629 16674.622$/año
COSTO TOTAL ANUAL 32364.36389 37596.6885$/año

15. CONCLUSIÓN
 La mezcla objeto de separación es una mezcla complicada, ya que sus componentes tienen
puntos de ebullición muy aproximados, esto hace que se complique de cierta manera la
separación.
 En la columna DSTWU, se ha hecho una prueba preliminar para hacerse una idea de los
parámetros de operación aproximados que hay que emplear.
 La columna de destilación para un reflujo de 1.1 se obtuvieron 26 platos y para el reflujo de
1.2 se obtuvieron 36 platos; ante estos datos y los costos lo mas conveniente es optar por la
columna de 26 platos ya que es mas económica.

16. BIBLIOGRAFIAS.
 COULSON, J.M. y J.F. RICHARDSON. “Ingeniería Química.
Tomo II. Operaciones básicas”. Editorial Reverte, Barcelona,
1988.
 TREYBAL, R. “Operaciones de Transferencia de Masa”.
Editorial Mc GRAW-HILL. 3a edición. México, 1998.
Arturo Jiménez Gutiérrez. “Diseño de procesos en
Ingeniería Química”. Celaya, Guanajuato. México.
“Manual del Ingeniero Químico” ñ R. H. Perry, editor.