Sin ttulo de diapositiva

1
OPERACIONES DE CONTACTO CONTINUO
DIFERENCIAL Tema 8. Absorción y destilación en
torres de relleno unidades de transferencia.
HETP. Extracción

• Objetivos
• Establecer las expresiones para la altura de la
  unidad de transferencia y el número de unidades
  de transferencia, tanto individuales como
  globales.
• Utilizar el concepto de HETP para el cálculo de
  la altura de relleno.
• Describir el funcionamiento de las diferentes
  partes de una columna de relleno y las
  principales características de los materiales de
  relleno. Explicar las particularidades del equipo
  para cada operación.
• Reflejar algunas correlaciones simples o
  detalladas para determinar HTUs. Describir
  métodos de medida y estimación de la HETP.
• Calcular el diámetro de columna considerando los
  parámetros característicos del relleno y la caída
  de presión.

Relleno
2
ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA TORRES DE
RELLENO

• Flujo de pistón en ambas fases
• No existe dispersión axial
• Aplicamos teoría de capa límite

Vel. transferencia materia Coef. transf
materia x Área x Fuerza impulsora
Coef. transferencia de materia (k) Incluye
difusividad y modelos de flujo Unidades
consistentes con las de la fuerza impulsora
Relleno
Fuerza impulsora gradiente de concentración (Dc,
DP, Dx, Dy,....)
MOLES Vel. transferencia de materia de A ky
Ai (yAi-yA) kx Ai (xA-xAi)
3
ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA TORRES DE
RELLENO
Vel. transferencia de materia de A ky Ai
(yAi-yA) kx Ai (xA-xAi)
Dificultad 1 Ai Área interfacial de contacto
efectivo entre las fases.
Difícil de conocer (relleno no totalmente
mojado) Empíricamente por unidad de
volumen área específica del relleno a
Relleno
Vel. transferencia de materia A/Volumen ky
a (yAi-yA) kx a (xA-xAi)
Correlaciones para el cálculo de los valores
agrupados kxa o kya.
4
ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA TORRES DE
RELLENO
Vel. transferencia de materia de A ky ai
(yAi-yA) kx ai (xA-xAi)
Dificultad 2 xAi, yAi Composiciones de A en la
interfase. Difíciles de conocer.
Relleno

• Calcular composiciones de interfase
• Trabajar con coeficientes globales

5
ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA TORRES DE
RELLENO
Vel. transferencia de materia de A ky ai
(yAi-yA) kx ai (xA-xAi)
Dificultad 2 xAi, yAi
Teoría de capa límite
Resistencias en serie.
Para cada altura de la torre Composición del
flujo global de las fases constante (xA, yA)
Relleno
Toda la variación de concentración en la
interfase (capa límite d)
En la interfase ambas fases (xAi, yAi) en
equilibrio.
6
ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA TORRES DE
RELLENO
Vel. transferencia de materia de A ky ai
(yAi-yA) kx ai (xA-xAi)
Dificultad 2 xAi, yAi
Relleno
7
ANÁLISIS DE TRANSFERENCIA DE MATERIA TORRES DE
RELLENO
Vel. transferencia de materia de A ky ai
(yAi-yA) kx ai (xA-xAi)
Dificultad 2 xAi, yAi

• Calcular composiciones de interfase
• Trabajar con coeficientes globales

Relleno
kx a (xA-xAi) ky a (yAi-yA)
Kxa(xA-xA) Kya(yA-yA)
equilibrio y mx b
8
DESTILACIÓN BINARIA

• Flujo de pistón en ambas fases
• No existe dispersión axial
• Teoría de capa límite.
• Flujo molar constante L, V, L, V ? constantes.
  NA -NB

Para dz diferencial de altura de relleno,
enriquecimiento
NAaAcdz VdyA LdxA kya(yAi-yA)Acdz
kxa(xA-xAi)Acdz
Relleno
NA Vel. de transf. por unidad de superficie
molesh-1m-2. a Área específica del relleno
m-1. Ac Área transversal de la torre
(pD2/4) m2. VdyA moles de A/h transferidos
hacia la fase vapor LdxA moles de A/h
transferidos desde la fase líquida
9
DESTILACIÓN BINARIA
NAaAcdz VdyA LdxA kya(yAi-yA)Acdz
kxa(xA-xAi)Acdz
Tomando como referencia la fase vapor, zona
enriquecimiento kya(yAi-yA)Acdz VdyA
Relleno
HG Altura de la unidad de transf. individual
basada en la fase vapor HTU Valor constante en
cada zona de la torre Valor promedio de ky, f (
Re y Sc)
10
DESTILACIÓN BINARIA
NG Número de unidades individuales de
transferencia de materia basadas en la fase
vapor, también denominado NTU
Relleno
11
DESTILACIÓN BINARIA
NAaAcdz VdyA LdxA kya(yAi-yA)Acdz
kxa(xA-xAi)Acdz
Tomando como referencia la fase líquida, zona
enriquecimiento kxa(xA-xAi)Acdz LdxA
Relleno
HL Altura de la unidad de transf. individual fase
líquida HTU Valor constante en cada zona de la
torre, kx, f ( Re y Sc)
NL Nº de unidades individuales de transf. de
materia fase líquida NTU
12
DESTILACIÓN BINARIA
Dificultad xAi, yAi

• Calcular composiciones de interfase
• Trabajar con coeficientes globales

kx a (xA-xAi) ky a (yAi-yA)
Relleno
13
DESTILACIÓN BINARIA
Dificultad xAi, yAi

• Trabajar con coeficientes globales

Relleno
14
DESTILACIÓN BINARIA
EN TODOS LOS CASOS, TRABAJANDO CON COEFICIENTES
INDIVIDUALES O GLOBALES, BASADOS EN FASE LÍQUIDA
O VAPOR ES PRECISO CALCULAR DE FORMA
INDEPENDIENTE LAS ALTURAS DE CADA UNA DE LAS
ZONAS DE LA TORRE DE DESTILACIÓN EN LAS QUE HAY
VARIACIÓN DE LAS CORRIENTES DE LÍQUIDO O DE VAPOR
(ENTRADAS O SALIDAS).
Relleno
TRABAJANDO CON COEFICIENTES GLOBALES ES PRECISO
SUBDIVIDIR, ADEMÁS, EN ZONAS DE PENDIENTE DE
EQUILIBRIO CONSTANTE
15
DESTILACIÓN BINARIA
CONCEPTO FÍSICO DE HTU
HTU representa la altura de relleno para la cual
la variación de concentración experimentada por
una fase al atravesarla, fuese idéntica a la
diferencia de concentración que fuerza la
transferencia (potencial).
Relleno
16
DESTILACIÓN BINARIA
APROXIMACIÓN DE HETP
Se asimila el relleno a platos o etapas discretas
de equilibrio h Nº de etapas teóricas HETP
HETP Altura de relleno necesaria para obtener el
cambio en la composición conseguido en una única
etapa de equilibrio. Para su cálculo se resta
previamente el calderín. Depende del tipo y
tamaño de relleno, sustancias que se separan,
velocidad de flujo de las fases.
Relleno
17
DESTILACIÓN BINARIA
APROXIMACIÓN DE HETP
Si se pueden considerar línea de operación y
equilibrio rectas
Solución aproximada. Factor de seguridad ?1.7
Si L/mV1, operación y equilibrio paralelas
HETP HOG Kremser aplicable para resolver
torres de relleno
Relleno