Diseo Bsico de una Torre de Destilacin

El presente es un documento que resume el procedimiento de dimensionamiento bsico de una columna de destilacin convencional. No intenta ser un tratado completo de un diseo final de columna, sino ms bien, intenta ser una gua para aquellas personas que intenten entrar en el mundo del diseo de las columnas de destilacin.

Notas:o Las ecuaciones presentadas son extradas del libro: Operaciones de Transferencia

de Masa Robert Treybal, 2da edicin, a menos que explcitamente se diga lo contrario.

o El mtodo FUG (Fenske-Underwood-Gilliland) o Shortcut se puede encontrar en el Perry 8va Edicin.

Eficiencia de Platos y Cada de Presin

Para calcular el nmero de platos reales, tenemos que hallar la eficiencia global. Para esto usaremos la frmula 14-138 del Perry 8va Edicin:

245.0)(492.0 = FLLKOGE

Luego, para hallar el nmero de platos reales, dividimos el nmero de platos tericos obtenidos por el mtodo de FUG, entre la eficiencia:

OG

ptpr E

NN =

Asumimos una cada de presin de 0.1 psi por plato. Para la seccin de enriquecimiento, la presin en el tope se calcular de la siguiente manera:

ientoenriquecimfeedtope PPP =

Mientras que la presin en los fondos, se calcular de la siguiente manera:

ientoempobrecimfeedfondos PPP +=

Con lo que la cada de presin a lo largo de la torre ser la suma de las cadas en ambas seccines:

ientoempobrecimientoenriquecimcolumna PPP +=

Clculo de Dimetro y Altura de Torres de Destilacin

Se especifica un dimetro de orificio y una separacin entre orificios en un arreglo triangular, de ah se procede a calcular la relacin:

20

'907.0

___

==

pd

activareaorificiodelrea

AA

a

o

Luego, asumimos un espaciamiento entre platos, se toma como referencia la tabla 6.1 del Treybal. Con estos datos, vamos a la tabla 6.2 del Treybal y calculamos la siguiente relacin:

5.0

''

L

G

GL

Si este valor es menor que 0.1, asumimos los siguientes clculos como si fuera 0.1. Para valores entre 0.1 y 1, calculamos los siguientes parmetros:

015.00304.001173.00744.0

+=

+=

tt

Donde:

t : Espaciamiento entre platos

Luego hallamos la constante FC mediante la siguiente expresin:

( ) ( )2.0

5.0 020.0/'/'1log

+=

LGF GL

C

Con esta constante, evala para hallar la velocidad superficial del gas:

5.0

=

G

GLFF CV

Emplearemos el 80% de la velocidad de inundacin:

FVV 8.0=

Entonces, el rea neta del plato:

VQAn =

Donde:Q : Caudal de Vapor

nA : rea Neta

En forma tentativa, escogemos una longitud de derramadero de:

TDW %=

Con lo que nuestra rea Total ( TA ) y Dimetro Total ( TD ) est dado por:

WA

A nT %1= y

piT

TAD 4=

Finalmente verificamos que el valor hallado del Dimetro Total concuerde con el espaciamiento asumido al inicio. Para hallar la altura de torre, al nmero total de platos le restamos un plato si tiene condensador parcial y otro ms si tiene rehervidor parcial.

pNtZ =

Informacin BibliogrficaPara ms informacin sobre el diseo de una columna de destilacin convencional, recomiendo revisar la siguiente bibliografa:

Distillation Design Kister Applied Process Design for Chemical and Petrochemical Plants, Volume 2

Ludwig Plant Design and Economics for Chemical Engineers - Peters & Timmerhaus Operaciones de Transferencia de Masa Robert Treybal