Metodología Numérica para el Cálculo de Fronteras de Destilación

G. MATALLANA PEREZ; A. BLANCO; A. BANDONI

Vaquerìas. Còrdoba, Argentina

Congreso; RITEQ - 1ra. Reunión Interdisciplinaria de Tecnología y Procesos Químicos; 2008

Siendo uno de los procesos de separación más antiguos, la destilación sigue teniendo gran vigencia en la actualidad. La fuerza impulsora para la separación de los componentes de una dada mezcla es esencialmente la diferencia en las temperaturas de ebullición de los compuestos involucrados. Tal diferencia, hace que la fase vapor se enriquezca con el componente de menor temperatura de ebullición y la fase líquida con el de mayor temperatura de ebullición. Para ciertas mezclas multicomponentes se presentan condiciones termodinámicas que conducen a la formación de azeótropos. La formación de estos compuestos puede dificultar o favorecer la separación, dependiendo de la topología que se obtiene en el diagrama de fases de la mezcla. Los diagramas de fases contienen información correspondiente a los puntos de equilibrio del sistema (componentes puros y azeótropos) y a las trayectorias de las composiciones de los componentes. Estas trayectorias, conocidas como curvas de residuo, representan el cambio de la composición del residuo con respecto al tiempo en un proceso de evaporación abierta (operación flash). Su comportamiento permite la determinación cualitativa de posibles esquemas tecnológicos de separación. Sin embargo, las curvas de residuo no proporcionan por sí mismas información precisa de la ubicación y forma de las fronteras de separación. Por esta razón, para el análisis de los diagramas de fases, es necesario disponer de métodos de cálculo más precisos de estas fronteras. En el contexto de esta problemática, en este trabajo se presentan dos implementaciones diferentes para el cálculo de fronteras de destilación. Las mismas se basan en una metodología propuesta por Lucia y Taylor*, consistente en la optimización de una integral de línea para identificar las curvas de residuo de máxima longitud, las cuales constituyen las fronteras de las regiones de separación. Se presentan dos implementaciones computacionales alternativas. La primera se basa en evaluaciones de funciones y la segunda está orientada a ecuaciones. Para ejemplificar las metodologías implementadas, ambas se aplican al estudio de sistemas azeotrópicos ternarios de interés industrial Para ciertas mezclas multicomponentes se presentan condiciones termodinámicas que conducen a la formación de azeótropos. La formación de estos compuestos puede dificultar o favorecer la separación, dependiendo de la topología que se obtiene en el diagrama de fases de la mezcla. Los diagramas de fases contienen información correspondiente a los puntos de equilibrio del sistema (componentes puros y azeótropos) y a las trayectorias de las composiciones de los componentes. Estas trayectorias, conocidas como curvas de residuo, representan el cambio de la composición del residuo con respecto al tiempo en un proceso de evaporación abierta (operación flash). Su comportamiento permite la determinación cualitativa de posibles esquemas tecnológicos de separación. Sin embargo, las curvas de residuo no proporcionan por sí mismas información precisa de la ubicación y forma de las fronteras de separación. Por esta razón, para el análisis de los diagramas de fases, es necesario disponer de métodos de cálculo más precisos de estas fronteras. En el contexto de esta problemática, en este trabajo se presentan dos implementaciones diferentes para el cálculo de fronteras de destilación. Las mismas se basan en una metodología propuesta por Lucia y Taylor*, consistente en la optimización de una integral de línea para identificar las curvas de residuo de máxima longitud, las cuales constituyen las fronteras de las regiones de separación. Se presentan dos implementaciones computacionales alternativas. La primera se basa en evaluaciones de funciones y la segunda está orientada a ecuaciones. Para ejemplificar las metodologías implementadas, ambas se aplican al estudio de sistemas azeotrópicos ternarios de interés industrial Se presentan dos implementaciones computacionales alternativas. La primera se basa en evaluaciones de funciones y la segunda está orientada a ecuaciones. Para ejemplificar las metodologías implementadas, ambas se aplican al estudio de sistemas azeotrópicos ternarios de interés industrial