Disear columnas de destilacin de corriente secundariaSe presenta un procedimiento abreviado para disear columnas de destilacin de corriente secundaria. Las expresiones simples que se obtienen son para el nmero de charolas, el ndice mnimo de vapor, y para los lmites impuestos por la termodinmica en la composicin de la corriente secundaria. Los grados de libertad y la especificacin de un diseo factible tambin se discuten. Tres tipos de columnas de corriente secundaria se examinan para una mezcla terciaria. Tambin se sugiere un procedimiento para mezclas cuaternarias y la ampliacin de ms de cuatro componentes en las mezclas ideales.Una columna de destilacin de corriente secundaria se puede utilizar para separar cualquier mezcla multicomponente no azeotrpicas en tres productos. Por lo tanto, a menudo puede sustituir a una secuencia de dos columnas. Sin embargo, la pureza del producto en la corriente secundaria est restringida por la termodinmica y por la naturaleza del proceso de destilacin. Por lo tanto, estas columnas son apropiados, ya sea como pre-fraccionadores (la corriente secundaria se alimenta a otra columna para separarlo de otra forma) o para generar corrientes de recirculacin cuando no existe ningn requisito estricto de la composicin de reciclo. Tambin son ampliamente utilizados en la industria del petrleo, donde se producen mezclas en lugar de productos puros.Examinamos tres tipos de columnas, dependiendo de si la corriente secundaria es inferior o superior a la charola de alimentacin y de si se retira como un vapor o como un lquido. Obviamente, el lquido por encima y el vapor por debajo de la alimentacin son los ms ricos en el componente central, pero tambin hay un estmulo para la toma de corriente secundaria lquida por debajo de la alimentacin. Se puede perder en la pureza, pero la tasa de vapor requerido se reduce drsticamente y por lo tanto la columna es ms barata. Por supuesto, una cuarta posibilidad es una corriente secundaria de vapor por encima de la alimentacin. Puesto que no hay un ahorro en la tasa de vapor, hay una menor concentracin mxima del componente central y la poca aplicacin nos damos cuenta de que esta alternativa no se considera. Una evaluacin de estas alternativas, as como una comparacin cuantitativa de las columnas de corriente secundaria con secuencias simples fue la motivacin original para esta investigacin. Aqu, nos centramos slo en los resultados para el diseo de columnas de corriente secundaria.Diseo abreviado.Consideramos una columna de corriente secundaria (Figura 1) donde se destila una mezcla terciaria no azeotrpica que consta de los componentes A, B y C. Se presenta aqu el caso de una columna con una corriente secundaria por encima de la alimentacin. Las columnas con corriente secundaria por debajo de la alimentacin se puede tratar de forma anloga y los resultados para estos casos se presentan en el Apndice. Figura 1. Columna de Destilacin de corriente secundaria, con una corriente secundaria por encima de la alimentacin

Las especificaciones de diseo requieren a menudo un producto relativamente puro en el domo y en el fondo. Sin embargo, hay una concentracin mxima de B que se puede conseguir en la corriente secundaria que no es conocida a priori, y esta restriccin de pureza en la corriente lateral limita la factibilidad de las especificaciones de diseo. Tambin nos interesan las expresiones aproximadas para la tasa de vapor y el nmero de charolas. Estos temas se abordan a continuacin. Balance de Materia.Dado que estamos interesados en las separaciones marcadas entre A y C, se supone que esencialmente "A" no aparece en el producto de fondo y C no aparece en el producto del domo. Esta es una suposicin razonable en los balances de materia necesaria para el diseo preliminar, y tambin se introduce un pequeo error en el clculo de las tasas de vapor. Por supuesto, el nmero de charolas es mucho ms sensible a la composicin del destilado y el residuo. Para esta columna con corriente secundaria se pueden escribir seis ecuaciones independientes, un balance de masa para cada componente y tres fracciones molares que se suma a la unidad. Si el caudal y la composicin de la alimentacin se especifican, 12 permanecen incgnitas, es decir, las tasas de flujo de tres corrientes D, P, W y nueve fracciones molares en las corrientes anteriores. Por tanto, necesitamos seis especificaciones de diseo. Como se mencion anteriormente, hemos creado XA,w=0 y Xc,n=0, por lo que siguen siendo cuatro especificaciones ms.No hay limitaciones en la pureza de D y W se puede lograr y es conveniente elegir XA, D y XC, W. Tambin se puede especificar la recuperacin del componente B en la corriente secundaria y no hay ninguna limitacin en este valor. Alternativamente, se puede especificar XB, P, aunque primero tenemos que calcular (XB, P) max para asegurarse de que nuestra opcin es factible. La estimacin de la composicin en esta limitada corriente secundaria se hace a continuacin.La recuperacin fraccional de A en el destilado tambin se puede elegir, pero si especificamos JA, D (o D) es posible violar la restriccin termodinmico en XA, P. Por ejemplo, si se especifica JA, D para acercarse a la unidad, significa que A casi no sale de la columna con la corriente secundaria y esto puede no ser factible. Por lo tanto, es ms conveniente especificar JC, W para que no est restringido.En resumen, las especificaciones que prefieren hacer son: XA, W = XC, D = 0, XA, D, XC, W, JC, W. y, o bien XB, P o JB, P, este ltimo en el intervalo de cero a la unidad.Estas especificaciones pueden o no ser compatible con las necesidades reales en la mayora de los diseos. Si, por ejemplo, B es un reactante y P se recicla, con la finalidad recuperar la mayor parte de nuestro reactivo, pero no se requiere una alta pureza de la corriente de reciclo. Pero cuando B es un producto, la columna de corriente secundaria puede no ser apropiado, ya que la pureza de B es limitada. Si A es el producto primario, se puede obtener con alta pureza, pero tambin se reciclar a causa del lmite superior en su recuperacin fraccionada. Para este caso, una columna con la corriente secundaria por debajo de la alimentacin puede ser ms econmica. No hay restricciones en XC, W y JC, W y una corriente secundaria por encima de la alimentacin es la adecuada, si C es el producto principal.