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Documento que detalla las especificaciones de una columna de destilación, incluye el flujo de entrada, temperatura y presión, y utiliza herramientas como HYSIS y métodos analíticos para determinar el número de platos, consumos energéticos y composiciones de tope y fondo.
Tipo: Resúmenes
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Methane 0 Ethane 20 Propane 120 I-Butane 70 N-Butane 70 I-Pentane 80 n-Pentane 80 n-Hexane 10 n-Heptane 10 n-Octane 10 Total 470 Composición de la Alimentación
SELECCIÓN DE COMPONENTES LLAVE LK HK
Componente Zi F [kgmol/h] Xi D [kgmol/h] Xi W [kgmol/h] C2 20 20 0 C3 120 117,6 2, C4-i 70 59, 9 10, C4-n 70 23, 2 46, C5-i 80 3, 3 76, C5-n 80 2, 6 77, C6-n 10 0 10 C7-n 10 0 10 C8-n 10 0 10 Total 470 226, 7 243, DETERMINACION DE LOS COMPONENTES CLAVE CUMPLIENDO CON ESPECIFICACIONES OPERATIVAS REQUERIDAS
Condensador: cálculo de punto de burbuja
∑ 1 𝑖 = 𝐻𝐾 𝑥𝑖 𝐷 𝐷 ( 1 − 𝑘𝑖 )= 0 T burbuja
𝐿𝐾 𝑖 = 𝑐 𝑥 𝑖 𝑊 𝑊 ( 1 − 𝑘 𝑖 ) 𝑘 𝑖 = 0 T rocío CONSIDERACIONES Se supone que no hay variación de presión entre la alimentación y cada extremo de la torre (Torre isobárica) - Presión relativamente alta, perdidas despreciables frente a presión de operación, Temperatura en condensador [°C]
Temperatura en reboiler [°C] 169,
( 1 ) 𝑥𝑖 𝐷 𝐷 𝑥𝐻𝐾 𝐷 𝐷 = 𝛼 ¯ 𝑖 𝑁𝑝 ( 𝑚í 𝑛 ) 𝑥𝑖 𝑊 𝑊 𝑥𝐻𝐾 𝑊 𝑊 ( 2 ) 𝑧 𝑖 𝐹 = 𝑥 𝑖 𝐷 𝐷 + 𝑥 𝑖 𝑊 𝑊 𝛼 ¯ 𝐿𝐾 = 3 √ 𝛼𝐹 𝛼𝐷 𝛼𝑊 𝑥
𝐷 , 𝑥
𝑊 𝛼𝐹 = 𝑘𝐿𝐾 𝐹 𝑘𝐻𝐾
𝑊
𝑊
𝐷
𝐷 𝑁𝑝 ( 𝑚 í 𝑛 )= log
𝑥𝐿𝐾 𝐷 𝐷 𝑥𝐻𝐾 𝐷 𝐷 ∗ 𝑥𝐻𝐾 𝑊 𝑊 𝑥𝐿𝐾 𝑊
log ( 𝛼𝐿𝐾 ) ( 1 ) +( 2 ) MÉTODO DE FENSKE Np mínimo (^4) 49, 20, 33, 36, 2, 77,
Se calculo previamente las volatilidades relativas respecto del Heavy Key para cada componente y los pondero. EN LA TABLA SE VISUALIZA NUMERO DE PLATOS MÍNIMO Y CORRIENTES RECALCULADAS PARA CONDICIÓN DE REFLUJO TOTAL
SHIRAS 𝒙 𝒊 𝑫 𝑫 𝒛 𝒊 𝑭 𝑭 = ( 𝜶 ¯ ′ 𝒊 − 𝟏 ) ( 𝜶 ¯ ′ 𝑳𝑲 − 𝟏 ) 𝒙 𝑳𝑲 𝑫 𝑫 𝒛 𝑳𝑲 𝑭 𝑭
( 𝜶 ¯ ′ 𝑳𝑲 − 𝜶 ¯ ′ 𝒊 ) ( 𝜶 ¯ ′ 𝑳𝑲 − 𝟏 ) 𝒙 𝑯 𝑲 𝑫 𝑫 𝒛 𝑯 𝑲 𝑭 𝑭 𝟎 , 𝟎𝟏 ≤ 𝒙 𝒊 𝑫 𝑫 𝒛 𝒊 𝑭 𝑭 ≤ 𝟎 , 𝟗𝟗 DISTRIBUYE VERIFICACIÓN DE COMPONENTES LLAVE COMPONENTE COCIENTE CONCLUSION C2 3,99 No Distribuye C3 0,98 Distribuye C4-i 0,36 Distribuye C4-n 0,26 Distribuye C5-i 0,058 Distribuye C5-n 0,026 Distribuye C6-n -0,058 No Distribuye C7-n -0,091 No Distribuye C8-n -0,105 No Distribuye
Evaluó cada compuesto y veo si distribuye o no. Si el compuesto distribuye, el cociente flujo molar del destilado sobre flujo molar de la alimentación para reflujo minimo, tiene que dar entre 0, y 0,99. Los únicos compuestos que deberían de distribuir son los compuestos clave y los entre clave si fueron elegidos correctamente.
Molokanov: 𝒀 = 𝟎 , 𝟕𝟓 𝑿 ( 𝟏 − 𝑿
) 𝒀 = 𝟏 − 𝐞𝐱𝐩
𝟏 + 𝟓𝟒 , 𝟒 𝑿 𝟏𝟏 + 𝟏𝟏𝟕 , 𝟐 𝑿
𝑿 − 𝟏 𝑿
𝑿 = 𝑹 − 𝑹 𝒎 í 𝒏 𝑹 + 𝟏 𝒀 = 𝑵𝒑 − 𝑵 𝒑 𝒎 í 𝒏 𝑵𝒑 + 𝟏 𝑵𝒑 𝑵
= 𝑵𝒑 𝑵
𝑵
=
𝒛
𝒛
𝒙
𝒙
𝑾
𝑵 𝒆𝒏𝒓 , 𝑵 𝒂𝒈𝒐𝒕
HERRAMIENTAS UTILIZADAS (^) COMPARACION DE RESULTADOS Parametr o Analitico Hysys Error: ϕ 0,402^ 0,3093^ 30,0% Parametr o Analitico HYSYS Error: Npmin (^) 3,678 5,727 36% Rmin (^) 2,037 0,503 305% Rop (^) 2,648 2,648 0%
Compone nte F HYSYS ANALITICO Desviación % D W D W D W Methane 0,00^ 0,00^ 0,00^ 0,00^ 0,00^ 0,00^ 0% Ethane 0,04^ 0,09^ 0,00^ 0,09^ 0,00^ 0,00^ 0% Propane 0,26 0,52 0,01 0,52 0,01 0,00 0% i-Butane 0,15^ 0,21^ 0,09^ 0,26^ 0,04^ 0,05^ 5% n-Butane 0,15^ 0,15^ 0,15^ 0,10^ 0,19^ 0,04^ 4% i-Pentane 0,17^ 0,02^ 0,31^ 0,01^ 0,31^ 0,00^ 1% n-Pentane 0,17^ 0,01^ 0,32^ 0,01^ 0,32^ 0,00^ 0% n-Hexane 0,02^ 0,00^ 0,04^ 0,00^ 0,04^ 0,00^ 0% n- Heptane 0,02^ 0,00^ 0,04^ 0,00^ 0,04^ 0,00^ 0% n-Octane 0,02^ 0,00^ 0,04^ 0,00^ 0,04^ 0,00^ 0%
HYSYS – GRÁFICO TEMPERATURA VS NP
HYSYS – GRAFICO COMPOSICIÓN VS NP
ESQUEMA (CÁLCULOS ANALÍTICOS)
Temperatura [ºC] (^) 105 Presión [kPa] (^) 1800 Flujo Molar [kmol/h] (^) 470
Temperatura [ºC] (^) 51, Presión [kPa] (^) 1800 Flujo Molar [kmol/h] (^) 226
Temperatura [ºC] (^) 169, Presión [kPa] (^) 1800 Flujo Molar [kmol/h]
Flujo Energético [kJ/h]
Temperatura [ºC] (^) 58, Presión [kPa] (^) 1800 Flujo Molar [kmol/h] (^) 225
Flujo Energético [kJ/h] (^) 7,
Temperatura [ºC] (^) 143, Presión [kPa] (^) 1800 Flujo Molar [kmol/h]
Temperatura [ºC] (^) 105 Presión [kPa] (^) 1800 Flujo Molar [kmol/h] (^) 470
5 10 15 20 25 30 0.00E+ 5.00E+ 1.00E+ 1.50E+ 2.00E+ 2.50E+ 3.00E+ 3.50E+ 4.00E+ Np vs Qcond Np vs Qrebo Np Q 5 10 15 20 25 30 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Np vs. R Np R 5 10 15 20 25 30 $ 0. $ 5,000,000. $ 10,000,000. $ 15,000,000. $ 20,000,000. $ 25,000,000. Np vs Costo Inicial Np vs Costo operativo anual Np USD 5 10 15 20 25 30 1 10 100 1000 Np vs (Rn-Rn+1)/Rn+1* Np log10[(Rn-Rn+1)/Rn+1*100]
𝑷𝒎 í 𝒏 → 𝑻𝒎 í 𝒏 ≈ 𝟏𝟓 º 𝑪 Para N y R óptimos
Condensador Plato optimo
Tmin 15 °C R optimo (^) 1, P [bar (g)] kpa T_mín [°C] bar 15 1601 54,19 (^16) (^14 1501) 50,85 15 (^9 1001) 31,67 10 8 901,3 27,12 9 7 801,3^ 22,21^8 6 701,3 16,85 7 5,9 690 16,21 6, 5,8 680 15,84^ 6, 5,7 670 15,07 6, 5,69 669 15 6, 5,68 668 14,95^ 6, 5,6 660 14,48 6,
Q cond [kJ/h] 9,00E+ Q reb [kJ/h] 3,42E+ Componente COMPOSICION MOLAR FRACCIONES MOLARES D W D W Methane (kgmole/h) 0,00 0, 0,00 0, Ethane (kgmole/h) 20,00 0, 0,08 0, Propane (kgmole/h) 117,60 2, 0,49 0, i-Butane (kgmole/h) 51,48 18, 0,22 0, n-Butane (kgmole/h) 40,68 29, 0,17 0, i-Pentane (kgmole/h) 7,25 72, 0,03 0, n-Pentane (kgmole/h) 2,15 77,85 0, 0, Con los valores obtenidos seguimos a llegando a obtener los requerimientos del cliente a la presión minima
