MÉTODOS DE DESTILACIÓN

Método de Ponchon-Savarit

Este método es más riguroso que el de McCabe-Thiele, pero requiere de información detallada sobre las entalpías de las corrientes dentro de la torre. En este método se considera la variación de los flujos molares de líquido y vapor.

Al igual que el método de McCabe-Thiele, en la columna se deben considerar dos zonas: enriquecimiento y despojamiento:

Zona de enriquecimiento (condensador total)

Balance global de materia

          (1)

Balance del componente más liviano

          (2)

1

 

Balance de entalpía global

          (3)

(Considerando pérdidas despreciables)

Sea           (4)

A partir de las ecuaciones (3) y (4):

          (5) (D.Q’ cte)

Sustituyendo el valor de D de la ecuación (1) en (2) y (5), y despejando (relación de reflujo interno) se tiene:

          (6)

La ecuación (6) representa una línea recta en el diagrama entalpía-composición, Hxy.

La línea recta pasará por los puntos y (yD, Q’). El punto (yD, Q’) se denomina punto de diferencia y se simboliza con . En el diagrama x,y la ecuación (6) permite graficar la curva de operación para la zona de enriquecimiento

Representación gráfica de la zona de enriquecimiento

Evaluando la ecuación (6) y la ecuación (1) en n = 0:

          (7)

Y recordando que en el condensador:

          (8)

Y sustituyendo (8) en (7):

          (9)

entonces,

          (10)

2

Zona de despojamiento (rehervidor parcial)

Balance global de materia

          (11)

Balance del componente más liviano

          (12)

 

 

3

Balance de entalpía global

          (13)

(Considerando pérdidas despreciables)

Sea           (14)

 

A partir de las ecuaciones (13) y (14) se obtiene:

          (15) (W Q’’ cte)

4

Sustituyendo el valor de W de la ecuación (11) en (12) y (15), y despejando LN-3 / VN-2 (relación de reflujo interno) se tiene:

          (16)

La ecuación (16) representa una línea recta en el diagrama entalpía-composición, Hxy.

La línea recta pasará por los puntos y (xW, Q’’). El punto (xW, Q’’) se denomina punto de diferencia y se simboliza con . La ecuación (16) permite graficar la curva de operación de la zona de despojamiento.

Aplicación del método de Ponchon-Savarit a la columna de destilación completa (condensador total y rehervidor parcial)

Balance global de materia

F = D + W           (17)

Balance global por componente

zF F = yD D + xW W           (18)

Balance global de entalpía

          (19)

Despejando F de (17) y sustituyéndola en (18) y (19):

          (20)

La ecuación (20) representa una línea recta en el diagrama Hxy la cual pasa por los

puntos , y la construcción para los platos de toda la columna será la siguiente:

La Figura No.5 representa las construcciones para determinar el número mínimo de etapas u el reflujo mínimo.

Actividad

Revisar el ejemplo No. 9.8 de Treybal, 1991.

5

 

6

7